Диффузионная емкость

Диффузионная емкость — это емкость , возникающая вследствие переноса носителей заряда между двумя выводами устройства, например, диффузии носителей от анода к катоду в прямосмещенном диоде или от эмиттера к базе в прямосмещенном переходе транзистора . . ^{[примечание 1] [ нужна ссылка ]} В полупроводниковом устройстве , через которое протекает ток (например, постоянный перенос заряда путем диффузии ) в определенный момент обязательно присутствует некоторый заряд в процессе прохождения через устройство. Если приложенное напряжение изменится на другое значение, а ток изменится на другое значение, в новых обстоятельствах будет передаваться другое количество заряда. Изменение количества проходящего заряда, деленное на вызывающее его изменение напряжения, и есть диффузионная емкость. Прилагательное «диффузия» используется потому, что первоначально этот термин использовался для переходных диодов, где перенос заряда осуществлялся посредством диффузионного механизма. См. законы диффузии Фика .

Чтобы реализовать это понятие количественно, пусть в конкретный момент времени напряжение на устройстве будет равно . Теперь предположим, что напряжение меняется со временем достаточно медленно, чтобы в каждый момент ток был таким же, как постоянный ток, который протекал бы при этом напряжении, скажем ( квазистатическое приближение ). Предположим далее, что время пересечения устройства — это время прямого прохождения . В этом случае количество заряда, проходящего через устройство в данный конкретный момент, обозначенное , определяется выражением ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle I=I(V)}$ ${\displaystyle {\tau }_{F}}$ ${\displaystyle Q}$

${\displaystyle Q=I(V){\tau }_{F}}$.

Следовательно, соответствующая диффузионная емкость: . является ${\displaystyle C_{diff}}$

${\displaystyle C_{diff}={\begin{matrix}{\frac {dQ}{dV}}\end{matrix}}={\begin{matrix}{\frac {dI(V)}{dV}}\end{matrix}}{\tau }_{F}}$.

В случае, если квазистатическое приближение не выполняется, то есть для очень быстрых изменений напряжения, происходящих за время, меньшее времени прохождения , необходимо решить уравнения, управляющие зависящим от времени переносом в устройстве, чтобы найти заряд при переходе, для пример уравнения Больцмана . Эта проблема является предметом продолжающихся исследований в рамках темы неквазистатических эффектов. См. Liu, ^[1] и Gildenblat et al. ^[2] ${\displaystyle {\tau }_{F}}$

Примечания

1. «Прямое смещение» в этом контексте означает, что диод / транзистор пропускает ток.

Ссылки примечания

1. Уильям Лю (2001). Модели MOSFET для моделирования специй. Нью-Йорк: Wiley-Interscience. стр. 42–44. ISBN 0-471-39697-4.
2. Приветствую Вана, Тен-Лона Чена и Геннадия Гильденблата, Квазистатические и неквазистатические компактные модели МОП-транзисторов http://pspmodel.asu.edu/downloads/ted03.pdf. Архивировано 3 января 2007 г. на Wayback Machine.

Внешние ссылки

• Емкость перехода. Архивировано 28 февраля 2009 г. на Wayback Machine.