结电容

二极管是两个管脚的器件，说来不怕丢人，我曾误以为：二极管的结电容就是它的两个管脚形成的寄生电容，因为两个极板放到一起，就构成了一个电容。

当然了，两个管脚确实会形成电容，不过这个电容很小，相比结电容来说，可以忽略不计了。

那结电容到底指的是什么呢？所有的道理，其实都在PN结里面，我们稍稍深入了解下PN结，答案就出来了。

结电容有两种，分别是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。

这样一看，不就和电容充放电现象一样吗？

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。

上面是对结电容的理解，那么这个结电容大小等于多少呢？如下图

我们知道，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。

所以，当你随意翻开某二极管的规格书，你看到的结电容参数，它会指定测试条件。通常这个条件是1MHz，电压为-4V（反偏）。

事实表明，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。下面看看扩散电容。

扩散电容

相比与势垒电容，扩散电容要更难以理解。

我先摆出文字定义

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。

下面看看这一段话怎么理解。

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。总体浓度分布如下图所示。

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。

这不就是一个电容吗？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。

那这个电容大小是多少呢？

扩散电容随正向偏压按指数规律增加。这也是扩散电容在大的正向偏压下起主要作用的原因。

如上图，二极管的电流也与正向偏压按指数规律增加，所以，扩散电容的大小与电流的大小差不多是正比的关系。