§ 25. Електрически капацитет на p-n-прехода

Когато напрежението на отклонение се приложи към p-n прехода, той проявява капацитивни свойства.

Електронно-дупковият преход е област на полупроводник, обеднен от подвижни носители, близък по свойствата си до диелектричен слой, в който от противоположните страни на определена равнина има обемно разпределени неподвижни електрически заряди с противоположни знаци. В полупроводника това са зарядите на йонизираните примесни атоми: електронната област на прехода е положително заредена, а областта на дупката е отрицателно заредена. Такава p-n-преходна структура позволява до известна степен да се оприличи на плосък кондензатор. Включването на обратно напрежение на отклонение води до по-нататъшно изместване на подвижните носители от близките гранични области, увеличаване на дебелината на p-n прехода и броя на некомпенсираните неподвижни примесни йони от двете страни на интерфейса. По този начин p-n преходът реагира на промяна в ΔU на напрежението на обратното отклонение чрез промяна на заряда ΔQ. И това е проявлението на капацитивните свойства. Стойност

наречен бариерен капацитет. Понякога се нарича капацитет на заряда или просто капацитет на прехода.

Както при кондензаторите, бариерният капацитет зависи от площта на p-n прехода, диелектричната константа на изчерпания слой и неговата дебелина. В повечето случаи площта на p-n прехода е малка и въпреки това капацитетът, дължащ се на малката дебелина на зоната на изчерпване, може да бъде много голям. Чрез промяна на дебелината на p-n прехода е възможно да се промени бариерният капацитет от няколко до десетки хиляди пикофарада на квадратен сантиметър. Най-важната характеристика на бариерния капацитет е неговата зависимост от преднапрежението, приложено към прехода. С увеличаването на обратното напрежение дебелината на бариерния слой се увеличава и това води донамаляване на капацитета. Прогресът на промяната в капацитета на бариерата с приложеното обратно напрежение може да се проследи на графиката, показана на Фигура 71. Зависимостта на капацитета на бариерата от напрежението се използва в специални полупроводникови диоди, наречени варикапи. Варикапите се използват широко като променливи кондензатори за настройка на честотите на осцилаторни вериги. В токоизправителните диоди бариерният капацитет играе вредна роля, тъй като шунтира p-n прехода, като провежда, така да се каже, "заобикаляйки" част от променливия ток (особено във високочестотната област).

Фиг. 71

Капацитетът на бариерата също се проявява при преднапрежение, ако U