在積累空間電荷的勢壘區(qū),當PN結(jié)外加電壓變化時,引起積累在勢壘區(qū)的空間電荷的變化,即耗盡層的電荷量隨外加電壓而增多或減少,這種現(xiàn)象與電容器的充、放電過程相同。耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容。
中文名稱 | 勢壘電容 | 外文名稱 | barrier capacitance |
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當加在結(jié)兩端的電壓發(fā)生變化時,一方面使結(jié)勢壘度發(fā)生變化,引起了勢壘區(qū)內(nèi)空間電荷的變化,這相當于對電容的充放電,因為它是勢壘度的變化引起電容量的變化的,所以我們用勢壘電容CT來表示這種作用;另一方面也使注入到p區(qū)的電子和注入到n區(qū)空穴數(shù)目發(fā)生變化,引起p區(qū)和n區(qū)的載流子濃度梯度的變化。為維持電中性條件,多數(shù)載流子也要作相應(yīng)的變化,相當于載流子在擴散區(qū)中的"充"和"放",就如同電容的充放電一樣。因為它是在擴散去內(nèi)載流自變化引起的.故稱為擴散電容,用CD表示。P-N結(jié)電容包括勢壘電容和擴散電容兩部分:C=CT+CD
當結(jié)兩端的外加電時為負(即n區(qū)為正,p區(qū)接負)時,由于P區(qū)、n區(qū)的少數(shù)載流子很少,負電壓的變化并不引起p區(qū)、n區(qū)中電荷有多大的變化,所以擴散電容很小,相對勢壘電容來講,擴散電容可以忽略。即:
C=CT+CD≈CT
所以,在外加負偏壓的條件下測得的P-n結(jié)電容認為是P-n結(jié)勢壘電容。
在集成電路中,一般利用PN結(jié)的勢壘電容,即讓PN結(jié)反偏,只是改變電壓的大小,而不改變極性。---變?nèi)荻壒堋?/p>
變?nèi)荻O管的工作原理
根據(jù)普通二極管內(nèi)部PN結(jié)結(jié)電容能隨外加反向電壓的變化而變化。
變?nèi)荻壒苡猛?用于自動頻率控制(AFC)和調(diào)諧用的小功率二極管,在無繩電話機中主要用在手機或座機的高頻調(diào)制電流上,實現(xiàn)低頻率信號調(diào)制到高頻信號上,并發(fā)射出去。
變?nèi)荻壒馨l(fā)生故障,主要表現(xiàn)為漏電或性能變差:
1) 發(fā)生漏電現(xiàn)象時,高頻調(diào)制電路將不工作或調(diào)制性能變差。
2) 變?nèi)菪阅茏儾顣r,高頻調(diào)制電路的工作不穩(wěn)定,使調(diào)制后的高頻信號發(fā)送到對方,被對方接收后產(chǎn)生失真。
3) 出現(xiàn)上述情況之一時,就應(yīng)該更換同型號的變?nèi)荻壒堋?/p>
勢壘電容(barrier capacitance)
在積累空間電荷的勢壘區(qū),當PN結(jié)外加電壓變化時,引起積累在勢壘區(qū)的空間電荷的變化,即耗盡層的電荷量隨外加電壓而增多或減少,這種現(xiàn)象與電容器的充、放電過程相同。耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容。
勢壘電容具有非線性,它與結(jié)面積、耗盡層寬度、半導(dǎo)體的介電常數(shù)及外加電壓有關(guān)。
勢壘電容是二極管的兩極間的等效電容組成部分之一,另一部分是擴散電容。
二極管的電容效應(yīng)在交流信號作用下才會表現(xiàn)出來。
勢壘電容在正偏和反偏時均不能忽略。而反向偏置時,由于少數(shù)載流子數(shù)目很少,可忽略擴散電容。
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補充說明:
勢壘電容是p-n結(jié)所具有的一種電容,即是p-n結(jié)空間電荷區(qū)(勢壘區(qū))的電容;由于勢壘區(qū)中存在較強的電場,其中的載流子基本上都被驅(qū)趕出去了--耗盡,則勢壘區(qū)可近似為耗盡層,故勢壘電容往往也稱為耗盡層電容。
耗盡層電容相當于極板間距為p-n結(jié)耗盡層厚度(W)的平板電容,它與外加電壓V有關(guān) (正向電壓升高時,W減薄,電容增大;反向電壓升高時,W增厚,電容減小)。因為dV ≈ W · dE = W·(dQ/ε),所以耗盡層電容為Cj = dQ/dV = ε/W。對于單邊突變p+-n結(jié),有Cj = ( qεND / 2Vbi )1/2;對于線性緩變p-n結(jié),有Cj = (q aε2 / 12Vbi)1/3。勢壘電容是一種與電壓有關(guān)的非線性電容,其電容的大小與p-n結(jié)面積、半導(dǎo)體介電常數(shù)和外加電壓有關(guān)。當在p-n結(jié)正偏時,因有大量的載流子通過勢壘區(qū),耗盡層近似不再成立,則通常的計算公式也不再適用;這時一般可近似認為:正偏時的勢壘電容等于0偏時的勢壘電容的4倍。不過,實際上p-n結(jié)在較大正偏時所表現(xiàn)出的電容,主要不是勢壘電容,而往往是所謂擴散電容。
值得注意的是,勢壘電容是相應(yīng)于多數(shù)載流子電荷變化的一種電容效應(yīng),因此勢壘電容不管是在低頻、還是高頻下都將起到很大的作用(與此相反,擴散電容是相應(yīng)于少數(shù)載流子電荷變化的一種電容效應(yīng),故在高頻下不起作用)。實際上,半導(dǎo)體器件的最高工作頻率往往就決定于勢壘電容。
在通常使用的家用電器中,電容器主要有三個作用:1 在需要直流電源的電路中,對交流電源整流后用電容器濾波,得到平滑的直流電。如不用這個電容器,交流電源經(jīng)整流后的脈動直流電流不能經(jīng)濾波成為平滑的...
用在單相電機的電容一般有兩種:一種是我們較常見的啟動電容,顧名思義,由于單相電機形成的磁場不是旋轉(zhuǎn)的,在啟動時就有了電機轉(zhuǎn)向的不確定性或難以啟動。通過電容的移相作用,使電機形成旋轉(zhuǎn)的磁場,從而電機順利...
行電容的容量可按下式計算:C=1950*In/(Un*COSФ) (μF)式中In、Un、cos十分別是原三相電機銘牌上的額定電流、額定電壓和功率因數(shù)值,若銘牌上無功率因數(shù),cosy可取0...
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一、電容的主要參數(shù): 1、 電壓 1) 額定電壓:兩端可以持續(xù)施加的電壓,一般為直流電壓,通常用 VDC。而專用于 交流電的則為交流有效值電壓,通常為 VAC。 電容器的交直流額定電壓換算關(guān)系 直流額定電壓 VR/VDC 50 63 100 250 400 630 1000 交流額定電壓 VR/VAC 30 40 63 160 200 220 250 2) 浪涌電壓:電解電容特有的電壓參數(shù),是短時間可以承受的過電壓,為額定電壓的 1.15 倍。 3) 瞬時過電壓:是鋁電解電容特有電壓參數(shù),為可以瞬時承受的過電壓,這個浪涌電 壓約為額定電壓的 1.3 倍,是鋁電解電容的擊穿電壓。 4) 介電強度:電容額定電壓低于電容中介質(zhì)的擊穿電壓。一般為額定電壓的 1.5~2.5 倍。如:鋁電解電容的擊穿電壓約為額定電壓的 1.3 倍;其它介質(zhì)則通常為 1.75~2 倍以上。 5) 試驗電壓:薄膜電容
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在把電容裝入你的應(yīng)用裝置之前請仔細閱讀下面的安裝與維護說明。 關(guān)于本手冊 : 這篇手冊介紹了典型的用法。在安裝前,請參考我們的產(chǎn)品使用說明書,或者要求我 們對你的特殊要求作出認可。 為了你的安全!不遵守手冊指南可能會導(dǎo)致操作失敗,爆炸和起火。 如果你有疑問,請與當?shù)氐?EPCOS銷售單位或發(fā)行人聯(lián)系,取得幫助。 安裝與操作時的總體注意事項: ——保證電容外殼有良好的有效的接地。 ——在系統(tǒng)中,與任何故障元件 /區(qū)域要有絕緣措施。 ——搬運電容時要小心,由于放電元件故障,即使斷開后,電容也有可能會有電。 ——遵守有關(guān)的工程實踐要求。 ——不要使用 HRC 熔絲來來斷電容(否則會有可能引起電弧導(dǎo)致危險) 。 ——一旦施加了電壓,同樣要考慮電容接線端子、連接母線和電纜,還有任何其他的 與其相連的元件。因為它們是帶電的! 存放和操作條件 不要在腐蝕性的空氣中,特別是氯化物氣體、硫化物氣體、酸性、堿
密勒電容對器件的頻率特性有直接的影響。
在共射(CE)組態(tài)中,集電結(jié)電容勢壘電容正好是密勒電容,故CE組態(tài)的工作頻率較低。而在共基極(CB)組態(tài)中,集電結(jié)和發(fā)射結(jié)的勢壘電容都不是密勒電容,故CB組態(tài)的頻率特性較好,工作頻率高、頻帶寬。因此,把CE與CB組態(tài)結(jié)合起來,即可既提高了增益(CE的作用),又改善了頻率特性(CB的作用)。對于由CC和CE組態(tài)構(gòu)成的達林頓管,情況與CE組態(tài)相同,故頻率特性較差。而對于CC-CE復(fù)合管,因為去掉了密勒電容,故頻率特性較好。
MOSFET的輸出電容是源極與漏極之間的覆蓋電容Cds。在共源組態(tài)中,Cdg正好跨接在輸入端(柵極)與輸出端(漏極)之間,故密勒效應(yīng)使得等效輸入電容增大,導(dǎo)致頻率特性降低。在共柵極組態(tài)中,Cdg不是密勒電容,故頻率特性較好。對于MOSFET的共源-共柵組態(tài),則既提高了增益(等于兩級增益的乘積,共源組態(tài)起主要作用),又改善頻率特性(共柵極組態(tài)起主要作用),從而可實現(xiàn)高增益、高速度和寬頻帶。
密勒電容對器件的頻率特性有直接的影響:
在共射(CE)組態(tài)中,集電結(jié)電容勢壘電容正好是密勒電容,故CE組態(tài)的工作頻率較低。而在共基極(CB)組態(tài)中,集電結(jié)和發(fā)射結(jié)的勢壘電容都不是密勒電容,故CB組態(tài)的頻率特性較好,工作頻率高、頻帶寬。因此,把CE與CB組態(tài)結(jié)合起來,即可既提高了增益(CE的作用),又改善了頻率特性(CB的作用)。對于由CC和CE組態(tài)構(gòu)成的達林頓管,情況與CE組態(tài)相同,故頻率特性較差。而對于CC-CE復(fù)合管,因為去掉了密勒電容,故頻率特性較好。
MOSFET的輸出電容是柵極與漏極之間的覆蓋電容Cdg。在共源組態(tài)中,Cdg正好跨接在輸入端(柵極)與輸出端(漏極)之間,故密勒效應(yīng)使得等效輸入電容增大,導(dǎo)致頻率特性降低。在共柵極組態(tài)中,Cdg不是密勒電容,故頻率特性較好。對于MOSFET的共源-共柵組態(tài),則既提高了增益(等于兩級增益的乘積,共源組態(tài)起主要作用),又改善頻率特性(共柵極組態(tài)起主要作用),從而可實現(xiàn)高增益、高速度和寬頻帶。
(1)對單邊突變的p -n結(jié),其勢壘電容C與電壓V之間的關(guān)系可表示為:1/C2 = 2( Vbi –V)/(qεNdA2 ),則可通過測量1/C2~V關(guān)系曲線的斜率和截距來求得n型一邊的摻雜濃度Nd和結(jié)的內(nèi)建電勢Vbi 。對線性緩變結(jié), 也可以通過測量1/C3~V關(guān)系曲線來求得Nd和Vbi 。
對于一般的p-n結(jié)或者金屬-半導(dǎo)體接觸,也可通過C-V曲線的測量來得到輕摻雜一邊的雜質(zhì)濃度的分布N(W) : N(W) = (2/qA2ε) [d(1/C2)/dV] 。
(2)對于MOS系統(tǒng),通過其高頻C-V特性曲線的測量(或者再加熱測量)還可以得到其中的界面態(tài)和固定的與可動的電荷的數(shù)量;在MOS器件及其IC的制造過程中,C-V測量技術(shù)已經(jīng)成為了一種常規(guī)的檢測手段,用來監(jiān)控工藝的質(zhì)量。
此外,通過測量瞬態(tài)的C-V關(guān)系(例如深能級瞬態(tài)譜[DLTS]技術(shù)),還可以獲得關(guān)于系統(tǒng)中界面態(tài)的信息。2100433B