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在积累空间电荷的势垒区,当PN结外加电压变化时,引起积累在势垒区的空间电荷的变化,即耗尽层的电荷量随外加电压而增多或减少,这种现象与电容器的充、放电过程相同。耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容。
当加在结两端的电压发生变化时,一方面使结势垒度发生变化,引起了势垒区内空间电荷的变化,这相当于对电容的充放电,因为它是势垒度的变化引起电容量的变化的,所以我们用势垒电容CT来表示这种作用;另一方面也使注入到p区的电子和注入到n区空穴数目发生变化,引起p区和n区的载流子浓度梯度的变化。为维持电中性条件,多数载流子也要作相应的变化,相当于载流子在扩散区中的"充"和"放",就如同电容的充放电一样。因为它是在扩散去内载流自变化引起的.故称为扩散电容,用CD表示。P-N结电容包括势垒电容和扩散电容两部分:C=CT+CD
当结两端的外加电时为负(即n区为正,p区接负)时,由于P区、n区的少数载流子很少,负电压的变化并不引起p区、n区中电荷有多大的变化,所以扩散电容很小,相对势垒电容来讲,扩散电容可以忽略。即:
C=CT+CD≈CT
所以,在外加负偏压的条件下测得的P-n结电容认为是P-n结势垒电容。
在集成电路中,一般利用PN结的势垒电容,即让PN结反偏,只是改变电压的大小,而不改变极性。---变容二级管。
变容二极管的工作原理
根据普通二极管内部PN结结电容能随外加反向电压的变化而变化。
变容二级管用途:用于自动频率控制(AFC)和调谐用的小功率二极管,在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电流上,实现低频率信号调制到高频信号上,并发射出去。
变容二级管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:
1) 发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。
2) 变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方,被对方接收后产生失真。
3) 出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二级管。
势垒电容(barrier capacitance)
在积累空间电荷的势垒区,当PN结外加电压变化时,引起积累在势垒区的空间电荷的变化,即耗尽层的电荷量随外加电压而增多或减少,这种现象与电容器的充、放电过程相同。耗尽层宽窄变化所等效的电容称为势垒电容。
势垒电容具有非线性,它与结面积、耗尽层宽度、半导体的介电常数及外加电压有关。
势垒电容是二极管的两极间的等效电容组成部分之一,另一部分是扩散电容。
二极管的电容效应在交流信号作用下才会表现出来。
势垒电容在正偏和反偏时均不能忽略。而反向偏置时,由于少数载流子数目很少,可忽略扩散电容。
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补充说明:
势垒电容是p-n结所具有的一种电容,即是p-n结空间电荷区(势垒区)的电容;由于势垒区中存在较强的电场,其中的载流子基本上都被驱赶出去了--耗尽,则势垒区可近似为耗尽层,故势垒电容往往也称为耗尽层电容。
耗尽层电容相当于极板间距为p-n结耗尽层厚度(W)的平板电容,它与外加电压V有关 (正向电压升高时,W减薄,电容增大;反向电压升高时,W增厚,电容减小)。因为dV ≈ W · dE = W·(dQ/ε),所以耗尽层电容为Cj = dQ/dV = ε/W。对于单边突变p+-n结,有Cj = ( qεND / 2Vbi )1/2;对于线性缓变p-n结,有Cj = (q aε2 / 12Vbi)1/3。势垒电容是一种与电压有关的非线性电容,其电容的大小与p-n结面积、半导体介电常数和外加电压有关。当在p-n结正偏时,因有大量的载流子通过势垒区,耗尽层近似不再成立,则通常的计算公式也不再适用;这时一般可近似认为:正偏时的势垒电容等于0偏时的势垒电容的4倍。不过,实际上p-n结在较大正偏时所表现出的电容,主要不是势垒电容,而往往是所谓扩散电容。
值得注意的是,势垒电容是相应于多数载流子电荷变化的一种电容效应,因此势垒电容不管是在低频、还是高频下都将起到很大的作用(与此相反,扩散电容是相应于少数载流子电荷变化的一种电容效应,故在高频下不起作用)。实际上,半导体器件的最高工作频率往往就决定于势垒电容。
在通常使用的家用电器中,电容器主要有三个作用:1 在需要直流电源的电路中,对交流电源整流后用电容器滤波,得到平滑的直流电。如不用这个电容器,交流电源经整流后的脉动直流电流不能经滤波成为平滑的...
用在单相电机的电容一般有两种:一种是我们较常见的启动电容,顾名思义,由于单相电机形成的磁场不是旋转的,在启动时就有了电机转向的不确定性或难以启动。通过电容的移相作用,使电机形成旋转的磁场,从而电机顺利...
行电容的容量可按下式计算:C=1950*In/(Un*COSФ) (μF)式中In、Un、cos十分别是原三相电机铭牌上的额定电流、额定电压和功率因数值,若铭牌上无功率因数,cosy可取0...
电容参数
一、电容的主要参数: 1、 电压 1) 额定电压:两端可以持续施加的电压,一般为直流电压,通常用 VDC。而专用于 交流电的则为交流有效值电压,通常为 VAC。 电容器的交直流额定电压换算关系 直流额定电压 VR/VDC 50 63 100 250 400 630 1000 交流额定电压 VR/VAC 30 40 63 160 200 220 250 2) 浪涌电压:电解电容特有的电压参数,是短时间可以承受的过电压,为额定电压的 1.15 倍。 3) 瞬时过电压:是铝电解电容特有电压参数,为可以瞬时承受的过电压,这个浪涌电 压约为额定电压的 1.3 倍,是铝电解电容的击穿电压。 4) 介电强度:电容额定电压低于电容中介质的击穿电压。一般为额定电压的 1.5~2.5 倍。如:铝电解电容的击穿电压约为额定电压的 1.3 倍;其它介质则通常为 1.75~2 倍以上。 5) 试验电压:薄膜电容
电容
在把电容装入你的应用装置之前请仔细阅读下面的安装与维护说明。 关于本手册 : 这篇手册介绍了典型的用法。在安装前,请参考我们的产品使用说明书,或者要求我 们对你的特殊要求作出认可。 为了你的安全!不遵守手册指南可能会导致操作失败,爆炸和起火。 如果你有疑问,请与当地的 EPCOS销售单位或发行人联系,取得帮助。 安装与操作时的总体注意事项: ——保证电容外壳有良好的有效的接地。 ——在系统中,与任何故障元件 /区域要有绝缘措施。 ——搬运电容时要小心,由于放电元件故障,即使断开后,电容也有可能会有电。 ——遵守有关的工程实践要求。 ——不要使用 HRC 熔丝来来断电容(否则会有可能引起电弧导致危险) 。 ——一旦施加了电压,同样要考虑电容接线端子、连接母线和电缆,还有任何其他的 与其相连的元件。因为它们是带电的! 存放和操作条件 不要在腐蚀性的空气中,特别是氯化物气体、硫化物气体、酸性、碱
密勒电容对器件的频率特性有直接的影响。
在共射(CE)组态中,集电结电容势垒电容正好是密勒电容,故CE组态的工作频率较低。而在共基极(CB)组态中,集电结和发射结的势垒电容都不是密勒电容,故CB组态的频率特性较好,工作频率高、频带宽。因此,把CE与CB组态结合起来,即可既提高了增益(CE的作用),又改善了频率特性(CB的作用)。对于由CC和CE组态构成的达林顿管,情况与CE组态相同,故频率特性较差。而对于CC-CE复合管,因为去掉了密勒电容,故频率特性较好。
MOSFET的输出电容是源极与漏极之间的覆盖电容Cds。在共源组态中,Cdg正好跨接在输入端(栅极)与输出端(漏极)之间,故密勒效应使得等效输入电容增大,导致频率特性降低。在共栅极组态中,Cdg不是密勒电容,故频率特性较好。对于MOSFET的共源-共栅组态,则既提高了增益(等于两级增益的乘积,共源组态起主要作用),又改善频率特性(共栅极组态起主要作用),从而可实现高增益、高速度和宽频带。
密勒电容对器件的频率特性有直接的影响:
在共射(CE)组态中,集电结电容势垒电容正好是密勒电容,故CE组态的工作频率较低。而在共基极(CB)组态中,集电结和发射结的势垒电容都不是密勒电容,故CB组态的频率特性较好,工作频率高、频带宽。因此,把CE与CB组态结合起来,即可既提高了增益(CE的作用),又改善了频率特性(CB的作用)。对于由CC和CE组态构成的达林顿管,情况与CE组态相同,故频率特性较差。而对于CC-CE复合管,因为去掉了密勒电容,故频率特性较好。
MOSFET的输出电容是栅极与漏极之间的覆盖电容Cdg。在共源组态中,Cdg正好跨接在输入端(栅极)与输出端(漏极)之间,故密勒效应使得等效输入电容增大,导致频率特性降低。在共栅极组态中,Cdg不是密勒电容,故频率特性较好。对于MOSFET的共源-共栅组态,则既提高了增益(等于两级增益的乘积,共源组态起主要作用),又改善频率特性(共栅极组态起主要作用),从而可实现高增益、高速度和宽频带。
(1)对单边突变的p -n结,其势垒电容C与电压V之间的关系可表示为:1/C2 = 2( Vbi –V)/(qεNdA2 ),则可通过测量1/C2~V关系曲线的斜率和截距来求得n型一边的掺杂浓度Nd和结的内建电势Vbi 。对线性缓变结, 也可以通过测量1/C3~V关系曲线来求得Nd和Vbi 。
对于一般的p-n结或者金属-半导体接触,也可通过C-V曲线的测量来得到轻掺杂一边的杂质浓度的分布N(W) : N(W) = (2/qA2ε) [d(1/C2)/dV] 。
(2)对于MOS系统,通过其高频C-V特性曲线的测量(或者再加热测量)还可以得到其中的界面态和固定的与可动的电荷的数量;在MOS器件及其IC的制造过程中,C-V测量技术已经成为了一种常规的检测手段,用来监控工艺的质量。
此外,通过测量瞬态的C-V关系(例如深能级瞬态谱[DLTS]技术),还可以获得关于系统中界面态的信息。2100433B