
【電】 diffusion capacitence
electricity
【計】 telewriting
【化】 electricity
【醫】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
accord with; symbol
【電】 diffusion capacitance
擴散電容(Diffusion Capacitance)是半導體器件中與載流子擴散過程相關的電容效應,主要存在于PN結正向偏置狀态下。該現象由少數載流子在擴散過程中形成的電荷存儲引起,其數值與注入載流子的濃度梯度及複合速率密切相關。
從物理機制分析,當PN結正偏時,電子從N區向P區擴散,空穴從P區向N區擴散,形成非平衡少數載流子濃度分布。這些載流子在擴散長度範圍内存儲的電荷量隨電壓變化,表現為電容特性。其數學表達式可表示為: $$ C_d = frac{dQ}{dV} = frac{q}{kT} cdot frac{Itau}{q} $$ 其中τ為少數載流子壽命,I為正向電流。
在工程應用中,擴散電容對高頻器件性能有顯著影響,例如:
該術語在權威文獻中的英文定義為:"A capacitance arising from the time-dependent diffusion of minority carriers in the quasi-neutral regions of a forward-biased p-n junction"(引自《半導體器件物理》第3版,施敏院士著作)。
擴散電容是半導體器件(如PN結、二極管、晶體管)中的一種重要電容效應,其核心機制與載流子的動态分布相關。以下是詳細解釋:
擴散電容是由于非平衡少數載流子(少子)在PN結中性區的存儲與釋放引起的電容效應。當PN結正向偏置時,載流子注入導緻濃度梯度,形成類似電容的充放電行為。
擴散電容的計算通常與載流子壽命和電流相關,近似公式為: $$ C_d = frac{tau cdot I}{nV_T} $$ 其中:
擴散電容本質是正偏PN結中少子存儲電荷的動态響應,與勢壘電容共同構成結電容。其值隨正向電流增大而顯著增加,是半導體器件高頻模型的關鍵參數。
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