二極管具有電容效應(yīng)。它的電容包括勢(shì)壘電容CB和擴(kuò)散電容CD。
1.勢(shì)壘電容CB(Cr)
PN結(jié)內(nèi)缺少導(dǎo)電的載流子,其電導(dǎo)率很低,相當(dāng)于介質(zhì);而PN結(jié)兩側(cè)的P區(qū)、N區(qū)的電導(dǎo)率高,相當(dāng)于金屬導(dǎo)體。從這一結(jié)構(gòu)來(lái)看,PN結(jié)等效于一個(gè)電容器。
事實(shí)上,當(dāng)PN結(jié)兩端加正向電壓時(shí),PN結(jié)變窄,結(jié)中空間電荷量減少,相當(dāng)于電容"放電",當(dāng)PN結(jié)兩端加反向電壓時(shí),PN結(jié)變寬,結(jié)中空間電荷量增多,相當(dāng)于電容"充電"。這種現(xiàn)象可以用一個(gè)電容來(lái)模擬,稱為勢(shì)壘電容。勢(shì)壘電容與普通電容不同之處,在于它的電容量并非常數(shù),而是與外加電壓有關(guān)。當(dāng)外加反向電壓增大時(shí),勢(shì)壘電容減??;反向電壓減小時(shí),勢(shì)壘電容增大。目前廣泛應(yīng)用的變?nèi)荻O管,就是利用PN結(jié)電容隨外加電壓變化的特性制成的。
2.?dāng)U散電容CD
PN結(jié)正向偏置時(shí),N區(qū)的電子向P區(qū)擴(kuò)散,在P區(qū)形成一定的非平衡載流子的濃度分布,即靠近PN結(jié)一側(cè)濃度高,遠(yuǎn)離PN結(jié)的一側(cè)濃度低。顯然,在P區(qū)積累了電子,即存貯了一定數(shù)量的負(fù)電荷;同樣,在N區(qū)也積累了空穴,即存貯了一定數(shù)即正電荷。當(dāng)正向電壓加大時(shí),擴(kuò)散增強(qiáng),這時(shí)由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子數(shù)和由P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴數(shù)將增多,致使在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)形成了電荷堆積,相當(dāng)于電容器的充電。相反,當(dāng)正向電壓減小時(shí),擴(kuò)散減弱,即由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子數(shù)和由P區(qū)擴(kuò)散到N區(qū)的空穴數(shù)減少,造成兩個(gè)區(qū)域內(nèi)電荷的減少,、這相當(dāng)于電容器放電。因此,可以用一個(gè)電容來(lái)模擬,稱為擴(kuò)散電容。
總之,二極管呈現(xiàn)出兩種電容,它的總電容Cj相當(dāng)于兩者的并聯(lián),即Cj=CB+CD。二極管正向偏置時(shí),擴(kuò)散電容遠(yuǎn)大于勢(shì)壘電容Cj≈CD;而反向偏置時(shí),擴(kuò)散電容可以忽略,勢(shì)壘電容起主要作用,Cj≈CB。