
【电】 diffusion capacitance
扩散电容(Diffusion Capacitance)是半导体器件中的一种电荷存储效应,其英文对应术语为"Diffusion Capacitance"。该现象主要存在于正向偏置的PN结或双极型晶体管(BJT)中,由载流子扩散过程中的电荷积累所形成。
扩散电容来源于少数载流子在扩散过程中的时间延迟。当外加电压变化时,P区空穴向N区扩散(或N区电子向P区扩散)的速率会改变,导致中性区边界附近出现电荷堆积,从而产生电容效应。其数学表达式为:
$$
C_d = frac{tau cdot I}{V_T}
$$
其中τ为少数载流子寿命,I为正向电流,V_T为热电压(约26mV@300K)。
在高速开关电路和射频器件中,扩散电容会与势垒电容(Depletion Capacitance)共同影响器件的频率响应特性。例如,在BJT放大器中,扩散电容会限制晶体管的高频增益(数据支持:MIT微电子实验室公开课资料)。
该效应与势垒电容的关键区别在于:扩散电容在正向偏置时占主导,而势垒电容在反向偏置时更显著(对比分析参考:加州大学伯克利分校EE130课程讲义)。
扩散电容是半导体器件(如PN结二极管、晶体管)中的一种电容效应,主要与载流子的扩散和积累过程相关。以下是详细解释:
扩散电容是由于PN结正向偏置时,载流子在P区和N区的扩散过程中形成浓度梯度,导致电荷积累而产生的电容效应。
扩散电容是PN结电容的两大组成部分之一,另一部分是势垒电容:
扩散电容本质上是载流子动态分布导致的电荷存储效应,是半导体器件在正向导通时的重要参数。它与器件的材料特性、偏置条件及工作频率密切相关,理解其机制对优化电子电路设计至关重要。
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