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二极管势垒电容和扩散电容讲解全球观察

时间：2023-06-27 17:20:10来源：硬件工程师技术干货

(资料图片)

二极管结电容分为两种：势垒电容和扩散电容。二极管的结电容等于两者之和，在PN结反偏的情况下，势垒电容主导作用。在PN结正偏的情况下，扩散电容主导作用。节电容并不是两个管脚引起杂散电容，是由于PN节的特性产生的。

1、势垒电容

其实这个势垒电容很好理解，我们都知道在PN结半导体中由于扩散的缘故，PN结附近会形成一个空间电荷区，又叫做耗尽区。

当我们给PN结施加反向电压，反向电压形成的外部电场和和内部电场方向相同，N区域自由电子被电源拉向电源正极，P区的空穴被电源负极输出的电子填充，内部电场得到加强，漂移运动加强，空间电荷区变宽，如果施加的反向电压是个变化的电压，那么这个空间电荷区会随着电压增加而变宽，随着电压减小而变窄，拿电容来类比，PN结变宽电容两个极板距离拉大电容减小，PN结变窄电容两个极板距离拉近电容增大。这个等效的“电容”就叫做势垒电容。变容二极管就是利用了这个特性，当然变容二极管的PN结接触面积更大，再加上特殊工艺制作，使得变容二极管的势垒电容比普通二极管大的多。如下示意图，白色空穴，蓝色电子。

2、扩散电容

给二极管施加正向电压，正向电压形成的外部电场和内电场方向相反，内部电场受到外部电场“挤压”，削弱了内部电场，促进了自由电子向P区扩散，也就是说自由电子更容易从N区进入P区，进入P区的电子在PN结附近浓度高，远离PN结的浓度低，同样道理进入N区的空穴聚集在PN结附近，如下图所示，浓度都是靠近PN结浓度大，在正向偏置电压不变的情况下，达到一种平衡态，存储了一定量的电荷，如果外部正向偏置是个变化量，那么存储的电荷也是变化量类似于电容的重放电。这种扩散现象等效的电容叫做扩散电容。如下示意图，白色空穴，蓝色电子。

3、二极管手册中的结电容

一般我们在二极管手册中看到的结电容是指的势垒电容，有的厂家标注Vr=0时的结电容，即，在没有外加电压时的结电容，有的厂家标注反向电压Vr为固定值时的结电容，都差不多。如下图所示：

DIODES 1N4007手册：

Philips 1N4148：

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