扩散电容

物理学术语

扩散电容（Diffusion capacitance）是p-n结在正偏时所表现出的一种微分电容效应。

电容效应

电容是一种能储存电荷(充电)和释放电荷(放电)的元件

PN结电容包括势垒电容和扩散电容.

PN结交界处存在势垒区.结两端电压变化引起积累在此区域的电荷数量的改变,从而显现电容效应.

当所加的正向电压升高时,PN结变窄,空间电荷区变窄,结中空间电荷量减少,相当于电容放电.同理,当正向电压减小时,PN结变宽,空间电荷区变宽,结中空间电荷量增加,相当于电容充电.加反向电压升高时,一方面会使耗尽区变宽,也相当于对电容的充电.加反向电压减少时,就是P区的空穴、N区的电子向耗尽区流,使耗尽区变窄,相当于放电.。

PN结电容算法与平板电容相似,只是宽度会随电压变化。

在PN结反向偏置时，少子数量很少，电容效应很少，也就可以不考虑了。在正向偏置时，P区中的电子，N区中的空穴，会伴着远离势垒区，数量逐渐减少。即离结近处，少子数量多，离结远处，少子的数量少，有一定的浓度梯度。

正向电压增加时，N区将有更多的电子扩散到P区，也就是P区中的少子----电子浓度、浓度梯度增加。同理正向电压增加时，N区中的少子---空穴的浓度、浓度梯度也要增加。相反，正向电压降低时，少子浓度就要减少。从而表现了电容的特性。

概述

二极管的电容效应在交流信号作用下才会表现出来。

反向偏置时，由于少数载流子数目很少，可忽略扩散电容。而势垒电容在正偏和反偏时均不能忽略。

补充说明：

扩散电容（Diffusion capacitance）是p-n结在正偏时所表现出的一种微分电容效应。

pn结扩散电容是来自于非平衡少数载流子（简称非平衡少子）在pn结两边的中性区内的电荷存储所造成的电容效应（因为在中性扩散区内存储有等量的非平衡电子和非平衡空穴的电荷，它们的数量受到结电压控制）。这种由于注入载流子存储电荷随着电压变化所产生的扩散电容将随正向电压而按指数式增大；扩散电容也与直流偏压有关（也是一种非线性电容），也将随着直流偏压的增大而指数式增大，故扩散电容在正向偏压下比较大。另外，由于pn结扩散电容与少数载流子的积累有关，而少数载流子的产生与复合都需要一个时间（称为寿命τ）过程，所以扩散电容在高频下基本上不起作用。这就是说，扩散电容还与外加结电压的信号频率ω有关，并从而常常用乘积(ωτ)的大小来划分器件工作频率的高低：在低频(ωτ<<1, ωτ<<1)、即[外加信号的变化周期]>>[存储电荷再分布的时间]时，少数载流子存储电荷的变化跟得上外加信号的变化, 则扩散电容较大；在高频 (ωτ >>1, ωτ>>1)、即存储电荷跟不上外加信号的变化时, 扩散电容很小（随着(ωτ)1/2下降)，故扩散电容在低频下很重要。

因为pn结的开关速度主要决定于在两边中性区内存储的少数载流子，所以，从本质上来说，也就是扩散电容对开关速度的影响。

总之，pn结的扩散电容与其势垒电容不同。前者是少数载流子引起的电容，对于pn结的开关速度有很大影响，在正偏下起很大作用、在反偏下可以忽略，在低频时很重要、在高频时可以忽略；后者是多数载流子引起的电容，在反偏和正偏时都起作用，并且在低频和高频下都很重要。

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