二極管具有電容效應。它的電容包括勢壘電容CB和擴散電容CD。
1.勢壘電容CB(Cr)
前麵已經講過,PN結內缺少導電的載流子,其電導率很低,相當於介質;而PN結兩側的P區、N區的電導率高,相當於金屬導體。從這一結構來看,PN結等效於一個電容器。
事實上,當PN結兩端加正向電壓時,PN結變窄,結中空間電荷量減少,相當於電容"放電",當PN結兩端加反向電壓時,PN結變寬,結中空間電荷量增多,相當於電容"充電"。這種現象可以用一個電容來模擬,稱為勢壘電容。勢壘電容與普通電容不同之處,在於它的電容量並非常數,而是與外加電壓有關。當外加反向電壓增大時,勢壘電容減小;反向電壓減小時,勢壘電容增大。目前廣泛應用的變容二極管,就是利用PN結電容隨外加電壓變化的特性製成的。
2.擴散電容CD
PN結正向偏置時,N區的電子向P區擴散,在P區形成一定的非平衡載流子的濃度分布,即靠近PN結一側濃度高,遠離PN結的一側濃度低。顯然,在P區積累了電子,即存貯了一定數量的負電荷;同樣,在N區也積累了空穴,即存貯了一定數即正電荷。當正向電壓加大時,擴散增強,這時由N區擴散到P區的電子數和由P區擴散到N區的空穴數將增多,致使在兩個區域內形成了電荷堆積,相當於電容器的充電。相反,當正向電壓減小時,擴散減弱,即由N區擴散到P區的電子數和由P區擴散到N區的空穴數減少,造成兩個區域內電荷的減少,、這相當於電容器放電。因此,可以用一個電容來模擬,稱為擴散電容。
總之,二極管呈現出兩種電容,它的總電容Cj相當於兩者的並聯,即Cj=CB + CD。二極管正向偏置時,擴散電容遠大於勢壘電容 Cj≈CD ;而反向偏置時,擴散電容可以忽略,勢壘電容起主要作用,Cj≈C