Емкость ЭДП. Зарядная и диффузионная емкости, их физическая интерпретация. Графическая зависимость зарядной емкости от обратного напряжения.

Изменение внешнего напряжения U, приложенного к ЭДП, на значение dU приводит к изменению заряда Q, создаваемого положительными и отрицательными ионами в переходе, а также переносимого через переход электронами и дырками на значение dQ. Поэтому ЭДП ведёт себя подобно конденсатору, ёмкость которого C=dQ/dU. При этом различают зарядную(барьерную) и диффузионную ёмкости.

Зарядная ёмкость ЭДП обусловлена изменением зарядов положительных и отрицательных ионов примесных атомов в p-n-переходе при изменении обратного напряжения. С этой точки зрения ЭДП можно рассматривать как плоский конденсатор, обкладками которого служат нейтральные p- и n-обл.,а диэлектриком - запирающий слой p-n-перехода, толщиной .Ёмкость такого конденсатора равна С_зар=₀S/ или с учётом(2.28) C_зар=Sv₀qN_AN_Д/(2(N_A+N_Д)(U_K+U_обр)),(2.30) где S - площадь ЭДП. В общем случае зависимость зарядной ёмкости от приложенного обратного напряжения определяется формулой С_зар=С₀/((1+|U_обр|/U_K)), (2.31) где С₀ - ёмкость ЭДП при U_обр=0; - коэффициент, зависящий от типа ЭДП (для резких ЭДП =1/2, а для плавных =1/3).Графическая зависимость С_зар=f(U_обр), соответствующая формуле(2.31), показана на рис. 1

При прямом включении ЭДП его толщина и заряд, образованный положительными и отрицательными ионами примесей, уменьшается, что приводит к снижению потенц. барьера и увеличению диффузионного перемещения основных подвижных носителей заряда через ЭДП. Изменение этого заряда dQ при изменении прямого напряжения dU_ПР характеризует диффузионную ёмкость ЭДП: С_ДИФ=dQ/dU_ПР.

На рис. 2 показана эквивалентная схема ЭДП по переменному току при прямом (а) и обратном (б) смещении. Элемент r₁ отображает сопротивление нейтральных p- и n- обл., r_д.пр. и r_д.обр. - соответственно дифференциальные сопротивления ЭДП при прямом и обратном включениях.

Рис. 1

Рис. 2