【半導体工学】pn接合の容量

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工学

 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.

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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.

図1 pn接合の容量

 空乏層の幅によって蓄えられる電荷が変化するため,容量も変化します.pn接合の容量は以下の式のようになります.容量は印加電圧によって変化します.

$$C=\sqrt{\frac{\epsilon q}{2}\frac{N_aN_d}{N_a+N_d}\frac{1}{\phi_d+V_r}}$$

  • \(\epsilon\):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
  • \(V_r\):印加電圧

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

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