我們平時在選型 TVS 二極管的時候會遇到一個寄生電容的參數(shù),這個參數(shù)在一些通信類的接口中使用時,往往限制我們對于 TVS 二極管的選型。
并且這個寄生電容的大小也隨著 TVS 二極管的功率的大小呈正相關(guān)性。
首先,二極管的電容效應(yīng)包括勢壘電容CB和擴散電容CD兩個部分。
勢壘電容CB(Cr)
在 PN 結(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中,PN結(jié)空間內(nèi)缺少導(dǎo)電的載流子,其電導(dǎo)率很低,因此相當(dāng)于介質(zhì)。
而PN結(jié)兩側(cè)的P區(qū)和N區(qū),P區(qū)空穴多,N區(qū)電子多,因為擴散,會在中間形成內(nèi)建電場區(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。
由于N 區(qū)和 P區(qū)積累了電子和空穴,其導(dǎo)電率很高,相當(dāng)于金屬導(dǎo)體。從這一結(jié)構(gòu)來看,PN結(jié)等效于一個兩個極板的電容器。
當(dāng)PN結(jié)兩端加正向電壓時,PN 結(jié)導(dǎo)通,促進了電流的形成,PN結(jié)區(qū)域變窄,結(jié)中空間電荷量減少,相當(dāng)于電容“放電”。
當(dāng)PN結(jié)兩端加反向電壓時, PN 結(jié)截止,PN結(jié)變寬,結(jié)中空間電荷量增多,相當(dāng)于電容“充電”。
這種現(xiàn)象可以用一個電容來模擬,我們稱之為勢壘電容。
這個勢壘電容的大小可以理論的計算一下:
當(dāng)外加電壓有△U 的變化時,電荷有△Q 的變化,假設(shè)兩邊的距離為 Xd 時。勢壘電容為:
利用勢壘電容和電壓的關(guān)系設(shè)計變?nèi)荻O管
勢壘電容與普通電容不同之處,在于它的電容量并非常數(shù),而是與外加電壓有關(guān)。當(dāng)外加反向電壓增大時,勢壘電容減小;反向電壓減小時,勢壘電容增大,如下圖的特性曲線。
目前廣泛應(yīng)用的變?nèi)荻O管,就是利用PN結(jié)電容隨外加電壓變化的特性制成的。
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