扩散电容

扩散电容，是二极管结电容的组成部分之一，在交流信号作用下才会表现出来，它是p-n结在正偏时所表现出的一种微分电容效应。

正文

扩散电容

扩散电容：对于正偏pn结，当外加偏压增大时，注入n区的空穴增加，在n区的空穴扩散区内形成空穴积累，为保持电中性条件，扩散区内电子浓度也相应增加。电子注入p区情形类似，这种扩散区中电荷随外加偏压变化而变化所产生的电荷存储效应等效为电容，称扩散电容。

为了形成正向电流（扩散电流），注入P 区的电子在P 区有浓度差，越靠近PN结浓度越大，即在P 区有电子的积累。同理，在N区有空穴的积累。

扩散电容是二极管结电容的组成部分之一，另一部分是势垒电容。

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。

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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载少数流子在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。