Диффузионная емкость — это емкость , которая возникает из-за переноса носителей заряда между двумя выводами устройства, например, диффузия носителей от анода к катоду в прямосмещенном диоде или от эмиттера к базе в прямосмещенном переходе транзистора . [примечание 1] [ требуется ссылка ] В полупроводниковом устройстве с протекающим через него током (например, непрерывный перенос заряда путем диффузии ) в определенный момент обязательно присутствует некоторый заряд в процессе транзита через устройство. Если приложенное напряжение изменяется на другое значение, а ток изменяется на другое значение, в новых обстоятельствах будет проходить другое количество заряда. Изменение количества проходящего заряда, деленное на изменение напряжения, вызывающее его, является диффузионной емкостью. Прилагательное «диффузия» используется, поскольку первоначально этот термин использовался для переходных диодов, где перенос заряда осуществлялся посредством механизма диффузии. См. законы диффузии Фика .
Чтобы количественно реализовать это понятие, в определенный момент времени пусть напряжение на устройстве будет . Теперь предположим, что напряжение изменяется со временем достаточно медленно, так что в каждый момент ток равен постоянному току, который протекал бы при этом напряжении, скажем ( квазистатическое приближение ). Предположим далее, что время пересечения устройства равно времени прямого прохождения . В этом случае количество заряда, проходящего через устройство в этот конкретный момент, обозначенное , определяется как
Следовательно, соответствующая диффузионная емкость: . равна
В случае, если квазистатическое приближение не выполняется, то есть для очень быстрых изменений напряжения, происходящих за время, меньшее, чем время транзита , уравнения, регулирующие зависящий от времени транспорт в устройстве, должны быть решены, чтобы найти заряд в транзите, например, уравнение Больцмана . Эта проблема является предметом продолжающихся исследований в рамках темы неквазистатических эффектов. См. Liu, [1] и Gildenblat et al. [2]
