pn接合はp型半導体とn型半導体が接触している部分です．本記事ではpn接合 (pn接合ダイオード)の容量を解説します．
pn接合の容量
pn接合は容量を持ちます．図１のようにpn接合の空乏層は空間電荷を持ち，これが図の下のコンデンサのように容量と見なせます．
逆方向電圧によって空乏層幅と蓄積電荷が変わるため，接合容量も変わります．以下の式のCは，一様な不純物濃度を持つ急峻なpn接合を空乏近似したときの「単位面積当たりの空乏層容量」です．接合面積をAとすると素子全体の容量はACとなり，\(V_r\)は逆方向電圧の大きさを表します．順方向では，注入キャリアの蓄積による拡散容量も考慮します．
$$C=\sqrt{\frac{\epsilon q}{2}\frac{N_aN_d}{N_a+N_d}\frac{1}{\phi_d+V_r}}$$
- \(\epsilon\)：誘電率
- \(q\)：電気素量
- \(N_a\)：アクセプタ密度
- \(N_d\)：ドナー密度
- \(\phi_d\)：拡散電位
- \(V_r\)：逆方向電圧の大きさ
pn接合の寄生容量
以上のようにpn接合では容量が発生します．pn接合の容量と利用する場合もありますが，トランジスタなどで寄生容量ともなるため注意が必要です．
可変容量ダイオード
このpn接合の容量を利用して，接合容量が可変するダイオードである，可変容量ダイオードもあります．
まとめ
- pn接合の容量：pn接合の空乏層は空間電荷を持つため容量を持つ
- 可変容量ダイオード：pn接合の容量を利用して接合容量が可変するダイオード