二极管的电容效应的应用(二极管的电容效应、等效电路及开关特性)
二极管的电容效应
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原先提到,二极管具有电容效应,那么,这个电容效应等不等同于电容哪?这个问题还要从电容的概念加以理解。
曾提过,C=Q/U,但电容一旦做成,就是一个定数,并不是由Q与U来决定的,电容C的大小由介电常数ε、极板距离d、极板面积s所决定,C=εs/d。可见,这里所提的电容效应,并不等同于电容,它只是有电容充放电的特性。
PN结两端加正向偏置,PN结变窄,空间电荷量减少,相当于电容&34;;PN结两端加反向偏置,PN结变宽,空间电荷量增多,相当于电容&34;。这种电容效应称为势垒电容Cb。
PN结正向偏置时,N区的电子向P区扩散,P区的空穴向N区扩散,当正向电压加大时,扩散增强,由N区扩散到P区的电子数和由P区扩散到N区的空穴数将增多,相当于给电容器“充电”。相反,当正向电压减小时,扩散减弱,这相当于给电容器“放电”。这种电容效应称为扩散电容Cd。
可见,势垒电容与扩散电容电容量并非常数,而是与外加电压有关,这与电容的概念是向悖的。
当外加反向电压增大时,势垒电容减小,反向电压减小时,势垒电容增大。当外加正向电压增大时,扩散电容增大,正向电压减小时,扩散电容变小。
二极管呈现出两种电容,它的总电容Cj相当于两者的并联,Cj=Cb+Cd。二极管正向偏置时,扩散电容远大于势垒电容 Cj≈CD,而反向偏置时,扩散电容可以忽略,势垒电容起主要作用,Cj≈CB 。所以,二极管作为整流器件,接入交变电压时,其电容效应不容忽视。
二极管不但具有单向导电性,而且具有电容效应,这时由二极管本身特性所决定的。
由于二极管电容效应的存在,就相当于在二极管两侧并联了一只等效电容。根据Xc=1/2πfωc,电容具有阻直通交和通高频、限低频的作用,若施加电源频率足够大,容抗就会无限制的小,这时,二极管的单向导电性将会受到限制,甚至会有直接短接掉二极管的可能,此时,单向导电性将不复存在。
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