結電容,pn結電容,mos結電容詳解-KIA MOS管

pn結電容

一塊半導體晶體一側摻雜成P型半導體，另一側摻雜成N型半導體，中間二者相連的接觸面稱為PN結（英語：pn junction）。PN結是電子技術中許多元件，例如半導體二極管、雙極性晶體管的物質基礎。PN結電容分為兩部分，勢壘電容和擴散電容。

勢壘電容

我們知道，P區空穴多，N區電子多，因為擴散，會在中間形成內建電場區。N區那邊失去電子帶正電荷，P區那邊得到電子帶負電荷。

結電容,mos

當給PN結加上穩定的電壓，那么穩定后，內建電場區的厚度也會穩定為一個值，也就是說內部電荷一定。如果PN結上的電壓向反偏的方向增大，那么內建電場區厚度也增加，即內部電荷增多。反之，如果電壓減小，那么內部電荷減少。

PN結兩端電壓變化，引起積累在中間區域的電荷數量的改變，從而呈現電容效應，這個電容就是勢壘電容。

勢壘寬度，也就是內建電場區的寬度，是與電壓相關的。所以說，不同的電壓下，勢壘電容的大小也是不同的。

二極管在反偏時，勢壘電容起主要作用，而正偏時，擴散電容起主要作用。

擴散電容

當有外加正向偏壓時，在 p-n 結兩側的少子擴散區內，都有一定的少數載流子的積累，而且它們的密度隨電壓而變化，形成一個附加的電容效應，稱為擴散電容。

當PN結加上正向電壓，內部電場區被削弱，因為濃度差異，P區空穴向N區擴散，N區的電子向P區擴散。

結電容,mos

擴散的空穴和電子在內部電場區相遇，會有部分空穴和電子復合而消失，也有部分沒有消失。沒有復合的空穴和電子穿過內部電場區，空穴進入N區，電子進入P區。

進入N區的空穴，并不是立馬和N區的多子-電子復合消失，而是在一定的距離內，一部分繼續擴散，一部分與N區的電子復合消失。

顯然，N區中靠近內部電場區處的空穴濃度是最高的，距離N區越遠，濃度越低，因為空穴不斷復合消失。同理，P區也是一樣，濃度隨著遠離內部電場區而逐漸降低。

當外部電壓穩定不變的時候，最終P區中的電子，N區中的空穴濃度也是穩定的。也就是說，P區中存儲了數量一定的電子，N區中存儲了數量一定的空穴。如果外部電壓不變，存儲的電子和空穴數量就不會發生變化，也就是說穩定存儲了一定的電荷。

但是，如果電壓發生變化，比如正向電壓降低，電流減小，單位時間內涌入N區中的空穴也會減小，這樣N區中空穴濃度必然會降低。同理，P區中電子濃度也降低。所以，穩定后，存儲的電子和空穴的數量想比之前會更少，也就是說存儲的電荷就變少了。

電壓變化，存儲的電荷量也發生了變化，跟電容的表現一模一樣，這電容就是擴散電容了。

勢壘電容與擴散電容區別

聯系：兩者都具有電容效應

區別：勢壘電容是由于空間電荷區的寬窄變化來產生的，而正偏的時候空間電荷區很窄，勢壘電容很小，近似可以忽略，即勢壘電容主要產生在pn結反偏時期；擴散電容是靠非平衡少子的擴散運動形成的濃度梯度產生的，反偏時主要是平衡少子在運動，耗盡層的寬度很寬，內建電場限制著非平衡少子的擴散運動，基本可以忽略，因此擴散運動主要產生在pn接正偏時期。