II. Diode
d. Điện dung Cd của diode
Điện dung của chuyển tiếp P - N gồm 2 thành phần: Cd = Cpn + Ckt
Với: Cpn là điện dung bản thân hay điện dung rào thế của chuyển tiếp P - N Ckt là điện dung khuếch tán của chuyển tiếp P - N
+ Điện dung rào thế Cpn
Khi ta đặt một điện áp ng−ợc lên chuyển tiếp P - N, các hạt dẫn đa số sẽ di chuyển ra xa mặt tiếp xúc và ở đó chỉ còn lại các ion cố định. Khi này nếu biến đổi điện áp phân cực ng−ợc thì số l−ợng điện tích trong miền điện tích không gian cũng biến đổi, kéo theo sự biến đổi của điện áp rơi trên 2 bờ miền điện tích không gian. Vậy, chuyển tiếp P - N khi phân cực ng−ợc có hiệu ứng điện dung và ng−ời ta gọi đó là điện dung rào thế Cpn. Tham số Cpn không phải là một trị số cố định, nó phụ thuộc vào điện áp ng−ợc đặt lên chuyển tiếp và đ−ợc xác định theo công thức:
Ch−ơng III: Linh kiện tích cực dU dQ Cpn = A X C m pn ε.ε0 . =
⇒ với A là diện tích mặt tiếp xúc và Xm là bề dày lớp tiếp xúc
Giá trị điện dung rào thế Cpn là hàm của điện áp ng−ợc và sự biến thiên của Cpn ng−ợc chiều với sự biến thiên của điện áp ng−ợc. Lợi dụng tính chất này ng−ời ta chế tạo loại diode đặc biệt gọi là diode biến dung (xem chi tiết ở phần sau)
+ Điện dung khuếch tán Ckt
Ckt chỉ xuất hiện khi hiện t−ợng khuếch tán xảy ra (phân cực thuận). Khi chuyển tiếp phân cực thuận, qua chuyển tiếp P - N có dòng Ith chảy. Nếu đổi cực tính của chuyển tiếp dòng thuận sẽ ngừng chảy, tại thời điểm đó các hạt dẫn do dòng thuận mang tới ch−a thể đi ra khỏi vùng này và do vậy tạo ra sự tích tụ điện tích. Các điện tích này sẽ phóng ra theo chiều ng−ợc với dòng thuận đ−a chúng tới, thời gian phóng hết các hạt dẫn này chính là bằng thời gian thiết lập lại trạng thái cân bằng ban đầu tr−ớc khi chuyển sang phân cực ng−ợc. Nh− vậy, Ing ban đầu bằng Ith sau giảm xuống bằng IS0. Giá trị điện dung khuếch tán tỷ lệ thuận với dòng thuận Ith. Dòng này càng lớn, số điện tích l−u trong chuyển tiếp P - N càng lớn và do đó giá trị Ckt càng lớn.
Chú ý:
+ Cả 2 đại l−ợng Cpn và Ckt đều gây ảnh h−ởng lớn tới đặc tính tần số và đặc tính quá độ của dụng cụ bán dẫn, đặc biệt là ở khu vực tần số cao.
+ Khu vực tần số thấp điện dung có thể coi nh− không đáng kể nh−ng ở khu vực tần số cao dung kháng giảm nên có thể coi diode bị nối tắt. Ng−ời ta giảm điện dung bằng cách giảm diện tích tiếp xúc, do vậy diode cao tần còn gọi là diode tiếp điểm còn diode nắn dòng cần có mặt tiếp xúc lớn để có khả năng chịu tải nên gọi là diode tiếp mặt.