【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

図1 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.また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わります.pn接合の容量は以下の式のようになりますが,容量が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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