二極管的結(jié)電容分兩種：勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容。而一般數(shù)據(jù)手冊(cè)給到的結(jié)電 容參數(shù)，通常指的是勢(shì)壘電容

上面這個(gè)是 ES1J 超快恢復(fù)二極管數(shù)據(jù)手冊(cè)的結(jié)電容參數(shù) Cj=8pF。同時(shí)我們 知道，對(duì)于常用的二極管來說，它有普通整流二極管、快恢復(fù)二極管、超快恢復(fù) 二極管、肖特基二極管等。那么什么是二極管的反向恢復(fù)時(shí)間呢？它和結(jié)電容之 間有什么關(guān)系呢？下面列舉常用二極管的反向恢復(fù)時(shí)間：

普通二極管：反向恢復(fù)時(shí)間一般 >500ns 以上；

快恢復(fù)二極管：反向恢復(fù)時(shí)間一般在 150ns-500ns 之間； 

超快恢復(fù)二極管：反向恢復(fù)時(shí)間一般在 15ns-35ns 之間； 

肖特基二極管：反向恢復(fù)時(shí)間一般<10ns，也有個(gè)別在 20ns 這個(gè)量級(jí)

我們一般都認(rèn)為，二極管的反向恢復(fù)時(shí)間和它的結(jié)電容有關(guān)。結(jié)電容越大， 反向恢復(fù)時(shí)間越長(zhǎng)；結(jié)電容越小，反向恢復(fù)時(shí)間越短。也有人常說的快管和慢管。 我們把這幾種具有代表性的二極管結(jié)電容參數(shù)放在一起進(jìn)行對(duì)比看看是否如上 所述：

根據(jù)上面列的數(shù)據(jù)可以看出來，反向恢復(fù)時(shí)間并不和數(shù)據(jù)手冊(cè)表示的結(jié)電容 參數(shù)有關(guān)。那么，我們研究一下，這里的結(jié)電容和反向恢復(fù)時(shí)間到底指的是什么 呢？正如一開始所講的，二極管的結(jié)電容分為 2 種：勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容。下面 就從這個(gè)角度出發(fā)，深入挖掘一下，從本質(zhì)上理解它們的含義

勢(shì)壘電容

我們知道，P 區(qū)空穴多，N 區(qū)電子多，因?yàn)閿U(kuò)散，會(huì)在中間形成內(nèi)建電場(chǎng)區(qū)。 N 區(qū)那邊失去電子帶正電荷，P 區(qū)那邊得到電子帶負(fù)電荷

當(dāng)給 PN 結(jié)加上反向電壓，內(nèi)電場(chǎng)區(qū)的厚度隨著反向電壓的大小而改變。如 果反向電壓增大，那么內(nèi)電場(chǎng)區(qū)厚度也增加，即內(nèi)部電荷增多。反之，如果反向 電壓減小，那么內(nèi)部電荷減少

如果把 PN 結(jié)等效為右邊的勢(shì)壘電容這幅圖的話，就相當(dāng)于電容的充放電。 PN 結(jié)兩端電壓變化，引起積累在中間區(qū)域的電荷數(shù)量的改變，從而呈現(xiàn)電容效 應(yīng)，這個(gè)電容就是勢(shì)壘電容。勢(shì)壘電容的大小和外加反向電壓有關(guān)，所以，不同 反向電壓下，勢(shì)壘電容的大小也是不同的

我們還是以 ES1J 數(shù)據(jù)手冊(cè)里面的結(jié)電容 Cj 為例，廠家給了測(cè)試條件：VR=4V， f=1MHz。這里 VR 指的是反向電壓，R 指的是 Reverse 反向的意思。所以，二極 管數(shù)據(jù)手冊(cè)里面的結(jié)電容指的是勢(shì)壘電容。那么，也就是勢(shì)壘電容的大小和反向 恢復(fù)時(shí)間沒有直接聯(lián)系

這里再插入講一下，對(duì)于勢(shì)壘電容和擴(kuò)散電容，確實(shí)不是很容易從直覺上理 解，我們可以根據(jù)下面所講的，從直觀上這么來理解：

如果加反向電壓的話，源的正極相當(dāng)于把 N 區(qū)的電子吸過來；源的負(fù)極相 當(dāng)于把 P 區(qū)的空穴吸過去。它們各自的運(yùn)動(dòng)是背離的。這樣，中間就構(gòu)成了一個(gè) 空間電荷區(qū)。為什么說是電荷區(qū)呢？因?yàn)楫?dāng) N 區(qū)的電子被吸走后，它就帶正電 荷；P 區(qū)的空穴被吸走后，它就帶負(fù)電荷。所以，左邊的正電荷和右邊的負(fù)電荷構(gòu)成了內(nèi)電場(chǎng)。如果外加的反向電壓越高，各自被吸走的電子和空穴也就越多， 那么正負(fù)電荷也就越多，內(nèi)電場(chǎng)也就越強(qiáng)。體現(xiàn)在中間的 PN 結(jié)，就是反向電壓 越高，厚度更寬。建立了一道厚厚的城墻壁壘，構(gòu)成了勢(shì)壘電容。下面來看一下 什么是二極管的擴(kuò)散電容

擴(kuò)散電容

什么是擴(kuò)散電容：當(dāng)有外加正向偏壓時(shí)，在 p-n 結(jié)兩側(cè)的少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)，都有一 定的少數(shù)載流子的積累，而且它們的密度隨電壓而變化，形成一個(gè)附加的電容效 應(yīng)，稱為擴(kuò)散電容

我們根據(jù)它的定義，用一幅圖來描述一下

如果加正向電壓的話，源的正極吸引對(duì)面 N 區(qū)的電子，同時(shí)排斥 P 區(qū)的空 穴；源的負(fù)極吸引對(duì)面 P 區(qū)的空穴，同時(shí)排斥 N 區(qū)的電子。也就是異性相吸， 同性相斥的原理。這樣的話，正負(fù)極相互促進(jìn)，一拉一推，電子和空穴就會(huì)相互 移動(dòng)并結(jié)合，產(chǎn)生了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。但是需要注意的是，在電子和空穴相互移動(dòng)的時(shí) 候，并不全部在 PN 結(jié)這個(gè)地方結(jié)合。而是越靠近 PN 結(jié)，結(jié)合的越多，還有一 些漏網(wǎng)之魚擴(kuò)散到更遠(yuǎn)的地方結(jié)合，這就是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)了

擴(kuò)散的空穴和電子在內(nèi)部電場(chǎng)區(qū)相遇，會(huì)有部分空穴和電子復(fù)合而消失，也 有部分沒有消失。沒有復(fù)合的空穴和電子穿過內(nèi)部電場(chǎng)區(qū)，空穴進(jìn)入 N 區(qū)，電 子進(jìn)入 P 區(qū)

進(jìn)入 N 區(qū)的空穴，并不是立馬和 N 區(qū)的多子-電子復(fù)合消失，而是在一定的 距離內(nèi)，一部分繼續(xù)擴(kuò)散，一部分與 N 區(qū)的電子復(fù)合消失

顯然，N 區(qū)中靠近內(nèi)部電場(chǎng)區(qū)處的空穴濃度是最高的，距離 N 區(qū)越遠(yuǎn)，濃度 越低，因?yàn)榭昭ú粩鄰?fù)合消失。同理，P 區(qū)也是一樣，濃度隨著遠(yuǎn)離內(nèi)部電場(chǎng)區(qū) 而逐漸降低。總體濃度分布如下圖所示

當(dāng)外部電壓穩(wěn)定不變的時(shí)候，最終 P 區(qū)中的電子，N 區(qū)中的空穴濃度也是穩(wěn) 定的。也就是說，P 區(qū)中存儲(chǔ)了數(shù)量一定的電子，N 區(qū)中存儲(chǔ)了數(shù)量一定的空穴。 如果外部電壓不變，存儲(chǔ)的電子和空穴數(shù)量就不會(huì)發(fā)生變化，也就是說穩(wěn)定存儲(chǔ) 了一定的電荷。這里的二極管外部電壓指的是二極管正向電壓 VF 穩(wěn)定不變，其 實(shí)它和正向電流 IF 成正比關(guān)系，也就是說，當(dāng)正向電流 IF 穩(wěn)定不變，電子和空 穴的濃度也是穩(wěn)定的。通過下面這幅圖也能看出 VF 和 IF 的關(guān)系

但是，如果電壓發(fā)生變化，比如正向電壓降低，也就是電流減小，單位時(shí)間 內(nèi)涌入 N 區(qū)中的空穴也會(huì)減小，這樣 N 區(qū)中空穴濃度必然會(huì)降低。同理，P 區(qū)中 電子濃度也降低。所以，穩(wěn)定后，存儲(chǔ)的電子和空穴的數(shù)量想比之前會(huì)更少，也 就是說存儲(chǔ)的電荷就變少了

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