结电容,pn结电容,mos结电容详解-KIA MOS管

pn结电容

一块半导体晶体一侧掺杂成P型半导体，另一侧掺杂成N型半导体，中间二者相连的接触面称为PN结（英语：pn junction）。PN结是电子技术中许多元件，例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。PN结电容分为两部分，势垒电容和扩散电容。

势垒电容

我们知道，P区空穴多，N区电子多，因为扩散，会在中间形成内建电场区。N区那边失去电子带正电荷，P区那边得到电子带负电荷。

当给PN结加上稳定的电压，那么稳定后，内建电场区的厚度也会稳定为一个值，也就是说内部电荷一定。如果PN结上的电压向反偏的方向增大，那么内建电场区厚度也增加，即内部电荷增多。反之，如果电压减小，那么内部电荷减少。

PN结两端电压变化，引起积累在中间区域的电荷数量的改变，从而呈现电容效应，这个电容就是势垒电容。

势垒宽度，也就是内建电场区的宽度，是与电压相关的。所以说，不同的电压下，势垒电容的大小也是不同的。

二极管在反偏时，势垒电容起主要作用，而正偏时，扩散电容起主要作用。

扩散电容

当有外加正向偏压时，在 p-n 结两侧的少子扩散区内，都有一定的少数载流子的积累，而且它们的密度随电压而变化，形成一个附加的电容效应，称为扩散电容。

当PN结加上正向电压，内部电场区被削弱，因为浓度差异，P区空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散。

扩散的空穴和电子在内部电场区相遇，会有部分空穴和电子复合而消失，也有部分没有消失。没有复合的空穴和电子穿过内部电场区，空穴进入N区，电子进入P区。

进入N区的空穴，并不是立马和N区的多子-电子复合消失，而是在一定的距离内，一部分继续扩散，一部分与N区的电子复合消失。

显然，N区中靠近内部电场区处的空穴浓度是最高的，距离N区越远，浓度越低，因为空穴不断复合消失。同理，P区也是一样，浓度随着远离内部电场区而逐渐降低。

当外部电压稳定不变的时候，最终P区中的电子，N区中的空穴浓度也是稳定的。也就是说，P区中存储了数量一定的电子，N区中存储了数量一定的空穴。如果外部电压不变，存储的电子和空穴数量就不会发生变化，也就是说稳定存储了一定的电荷。

但是，如果电压发生变化，比如正向电压降低，电流减小，单位时间内涌入N区中的空穴也会减小，这样N区中空穴浓度必然会降低。同理，P区中电子浓度也降低。所以，稳定后，存储的电子和空穴的数量想比之前会更少，也就是说存储的电荷就变少了。

电压变化，存储的电荷量也发生了变化，跟电容的表现一模一样，这电容就是扩散电容了。

势垒电容与扩散电容区别

联系：两者都具有电容效应

区别：势垒电容是由于空间电荷区的宽窄变化来产生的，而正偏的时候空间电荷区很窄，势垒电容很小，近似可以忽略，即势垒电容主要产生在pn结反偏时期；扩散电容是靠非平衡少子的扩散运动形成的浓度梯度产生的，反偏时主要是平衡少子在运动，耗尽层的宽度很宽，内建电场限制着非平衡少子的扩散运动，基本可以忽略，因此扩散运动主要产生在pn接正偏时期。

mos结电容

是半导体，就有PN结，有PN结，就有结电容。

尽管结电容的容量非常小,对电路稳定性的影响却是不容忽视的，处理不当往往会引起高频自激振荡。更为不利的是,栅控器件的驱动本来只需要一个控制电压而不需要控制功率,但是工作频率比较高的时候,结电容的存在会消耗可观的驱动功率，频率越高,消耗的功率越大。

这也就是我们通常认为，MOSFET的GS两极之间是一个高阻值的电阻，但是在设计开关电源的时候，我们通常需要加粗Gate极的PCB走线。保障在开关的过程中，驱动MOSFET的瞬间电流比较大，有足够的通流能力。这正是因为极间等效电容的存在。

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