势垒电容（耗尽层宽窄变化所等效的电容）

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更新时间：2023-05-22
势垒电容
耗尽层宽窄变化所等效的电容
势垒电容，是耗尽层宽窄变化所等效的电容，是二极管的两极间的等效电容组成部分之一，具有非线性，其相应于多数载流子电荷变化的一种电容效应。
基本信息
外文名
barrier capacitance
基本介绍
势垒电容
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
，所以耗尽层电容为
。对于单边突变p+-n结，有
；对于线性缓变p-n结，有
。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。