在積累空間電荷的勢壘區，當PN結外加電壓變化時，引起積累在勢壘區的空間電荷的變化，即耗盡層的電荷量隨外加電壓而增多或減少，這種現象與電容器的充、放電過程相同。耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容。
基本介紹
- 中文名：勢壘電容
- 外文名：barrier capacitance
概述,PN結勢壘電容的測量,套用,
概述
勢壘電容（barrier capacitance）
在積累空間電荷的勢壘區，當PN結外加電壓變化時，引起積累在勢壘區的空間電荷的變化，即耗盡層的電荷量隨外加電壓而增多或減少，這種現象與電容器的充、放電過程相同。耗盡層寬窄變化所等效的電容稱為勢壘電容。
勢壘電容具有非線性，它與結面積、耗盡層寬度、半導體的介電常數及外加電壓有關。
二極體的電容效應在交流信號作用下才會表現出來。
勢壘電容在正偏和反偏時均不能忽略。而反向偏置時，由於少數載流子數目很少，可忽略擴散電容。
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補充說明：
勢壘電容是p-n結所具有的一種電容，即是p-n結空間電荷區（勢壘區）的電容；由於勢壘區中存在較強的電場，其中的載流子基本上都被驅趕出去了——耗盡，則勢壘區可近似為耗盡層，故勢壘電容往往也稱為耗盡層電容。
耗盡層電容相當於極板間距為p-n結耗盡層厚度（W）的平板電容，它與外加電壓V有關 (正向電壓升高時，W減薄，電容增大；反向電壓升高時，W增厚，電容減小)。因為dV ≈ W · dE = W·(dQ/ε)，所以耗盡層電容為Cj = dQ/dV = ε/W。對於單邊突變p+-n結，有Cj = ( qεND / 2Vbi )1/2；對於線性緩變p-n結，有Cj = (q aε2 / 12Vbi)1/3。勢壘電容是一種與電壓有關的非線性電容，其電容的大小與p-n結面積、半導體介電常數和外加電壓有關。當在p-n結正偏時，因有大量的載流子通過勢壘區，耗盡層近似不再成立，則通常的計算公式也不再適用；這時一般可近似認為：正偏時的勢壘電容等於0偏時的勢壘電容的4倍。不過，實際上p-n結在較大正偏時所表現出的電容，主要不是勢壘電容，而往往是所謂擴散電容。
值得注意的是，勢壘電容是相應於多數載流子電荷變化的一種電容效應，因此勢壘電容不管是在低頻、還是高頻下都將起到很大的作用（與此相反，擴散電容是相應於少數載流子電荷變化的一種電容效應，故在高頻下不起作用）。實際上，半導體器件的最高工作頻率往往就決定於勢壘電容。
PN結勢壘電容的測量
當加在結兩端的電壓發生變化時，一方面使結勢壘度發生變化，引起了勢壘區內空間電荷的變化，這相當於對電容的充放電，因為它是勢壘度的變化引起電容量的變化的，所以我們用勢壘電容CT來表示這種作用；另一方面也使注入到p區的電子和注入到n區空穴數目發生變化，引起p區和n區的載流子濃度梯度的變化。為維持電中性條件，多數載流子也要作相應的變化，相當於載流子在擴散區中的“充”和“放”，就如同電容的充放電一樣。因為它是在擴散去內載流自變化引起的.故稱為擴散電容，用CD表示。P-N結電容包括勢壘電容和擴散電容兩部分：C=CT+CD
當結兩端的外加電時為負（即n區為正，p區接負）時，由於P區、n區的少數載流子很少，負電壓的變化並不引起p區、n區中電荷有多大的變化，所以擴散電容很小，相對勢壘電容來講，擴散電容可以忽略。即：
C=CT+CD≈CT
所以，在外加負偏壓的條件下測得的P-n結電容認為是P-n結勢壘電容。
套用
在積體電路中，一般利用PN結的勢壘電容，即讓PN結反偏，只是改變電壓的大小，而不改變極性。---變容二級管。
變容二極體的工作原理
根據普通二極體內部PN結結電容能隨外加反向電壓的變化而變化。
變容二級管用途：用於自動頻率控制（AFC）和調諧用的小功率二極體，在無繩電話機中主要用在手機或座機的高頻調製電流上，實現低頻率信號調製到高頻信號上，並發射出去。
變容二級管發生故障，主要表現為漏電或性能變差：
1） 發生漏電現象時，高頻調製電路將不工作或調製性能變差。
2） 變容性能變差時，高頻調製電路的工作不穩定，使調製後的高頻信號傳送到對方，被對方接收後產生失真。
3） 出現上述情況之一時，就應該更換同型號的變容二級管。
