二極管的結電容分兩種：勢壘電容和擴散電容。而一般數據手冊給到的結電容參數，通常指的是勢壘電容。

上面這個是ES1J超快恢復二極管數據手冊的結電容參數Cj=8pF。同時我們知道，對于常用的二極管來說，它有普通整流二極管、快恢復二極管、超快恢復二極管、肖特基二極管等。那么什么是二極管的反向恢復時間呢？它和結電容之間有什么關系呢？下面列舉常用二極管的反向恢復時間：

普通二極管：反向恢復時間一般 >500ns以上；

快恢復二極管：反向恢復時間一般在150ns-500ns之間；

超快恢復二極管：反向恢復時間一般在15ns-35ns之間；

肖特基二極管：反向恢復時間一般<10ns，也有個別在20ns這個量級。

我們一般都認為，二極管的反向恢復時間和它的結電容有關。結電容越大，反向恢復時間越長；結電容越小，反向恢復時間越短。也有人常說的快管和慢管。我們把這幾種具有代表性的二極管結電容參數放在一起進行對比看看是否如上所述：

根據上面列的數據可以看出來，反向恢復時間并不和數據手冊表示的結電容參數有關。那么，我們研究一下，這里的結電容和反向恢復時間到底指的是什么呢？正如一開始所講的，二極管的結電容分為2種：勢壘電容和擴散電容。下面就從這個角度出發，深入挖掘一下，從本質上理解它們的含義。

勢壘電容

我們知道，P區空穴多，N區電子多，因為擴散，會在中間形成內建電場區。N區那邊失去電子帶正電荷，P區那邊得到電子帶負電荷。

當給PN結加上反向電壓，內電場區的厚度隨著反向電壓的大小而改變。如果反向電壓增大，那么內電場區厚度也增加，即內部電荷增多。反之，如果反向電壓減小，那么內部電荷減少。

如果把PN結等效為右邊的勢壘電容這幅圖的話，就相當于電容的充放電。PN結兩端電壓變化，引起積累在中間區域的電荷數量的改變，從而呈現電容效應，這個電容就是勢壘電容。勢壘電容的大小和外加反向電壓有關，所以，不同反向電壓下，勢壘電容的大小也是不同的。

我們還是以ES1J數據手冊里面的結電容Cj為例，廠家給了測試條件：VR=4V，f=1MHz。這里VR指的是反向電壓，R指的是Reverse反向的意思。所以，二極管數據手冊里面的結電容指的是勢壘電容。那么，也就是勢壘電容的大小和反向恢復時間沒有直接聯系。

這里再插入講一下，對于勢壘電容和擴散電容，確實不是很容易從直覺上理解，我們可以根據下面所講的，從直觀上這么來理解：

如果加反向電壓的話，源的正極相當于把N區的電子吸過來；源的負極相當于把P區的空穴吸過去。它們各自的運動是背離的。這樣，中間就構成了一個空間電荷區。為什么說是電荷區呢？因為當N區的電子被吸走后，它就帶正電荷；P區的空穴被吸走后，它就帶負電荷。所以，左邊的正電荷和右邊的負電荷構成了內電場。如果外加的反向電壓越高，各自被吸走的電子和空穴也就越多，那么正負電荷也就越多，內電場也就越強。體現在中間的PN結，就是反向電壓越高，厚度更寬。建立了一道厚厚的城墻壁壘，構成了勢壘電容。下面來看一下什么是二極管的擴散電容。

擴散電容

什么是擴散電容：當有外加正向偏壓時，在 p-n 結兩側的少子擴散區內，都有一定的少數載流子的積累，而且它們的密度隨電壓而變化，形成一個附加的電容效應，稱為擴散電容。

我們根據它的定義，用一幅圖來描述一下。

如果加正向電壓的話，源的正極吸引對面N區的電子，同時排斥P區的空穴；源的負極吸引對面P區的空穴，同時排斥N區的電子。也就是異性相吸，同性相斥的原理。這樣的話，正負極相互促進，一拉一推，電子和空穴就會相互移動并結合，產生了擴散運動。但是需要注意的是，在電子和空穴相互移動的時候，并不全部在PN結這個地方結合。而是越靠近PN結，結合的越多，還有一些漏網之魚擴散到更遠的地方結合，這就是擴散運動了。

擴散的空穴和電子在內部電場區相遇，會有部分空穴和電子復合而消失，也有部分沒有消失。沒有復合的空穴和電子穿過內部電場區，空穴進入N區，電子進入P區。

進入N區的空穴，并不是立馬和N區的多子-電子復合消失，而是在一定的距離內，一部分繼續擴散，一部分與N區的電子復合消失。

顯然，N區中靠近內部電場區處的空穴濃度是最高的，距離N區越遠，濃度越低，因為空穴不斷復合消失。同理，P區也是一樣，濃度隨著遠離內部電場區而逐漸降低。總體濃度分布如下圖所示。

當外部電壓穩定不變的時候，最終P區中的電子，N區中的空穴濃度也是穩定的。也就是說，P區中存儲了數量一定的電子，N區中存儲了數量一定的空穴。如果外部電壓不變，存儲的電子和空穴數量就不會發生變化，也就是說穩定存儲了一定的電荷。這里的二極管外部電壓指的是二極管正向電壓VF穩定不變，其實它和正向電流IF成正比關系，也就是說，當正向電流IF穩定不變，電子和空穴的濃度也是穩定的。通過下面這幅圖也能看出VF和 IF的關系。

但是，如果電壓發生變化，比如正向電壓降低，也就是電流減小，單位時間內涌入N區中的空穴也會減小，這樣N區中空穴濃度必然會降低。同理，P區中電子濃度也降低。所以，穩定后，存儲的電子和空穴的數量想比之前會更少，也就是說存儲的電荷就變少了。

這就是電容。電壓變化，存儲的電荷量也發生了變化，跟電容的表現一模一樣，這電容就是擴散電容了。

那這個電容大小是多少呢？

擴散電容：

A：PN結的面積	：電子擴散長度
e：電子電荷量	：空穴擴散長度
：P區熱平衡電子濃度	：玻爾茲曼常數
：N區熱平衡空穴濃度	T：溫度
	V：正向壓降

擴散電容隨正向偏壓V按指數規律增加。這也是擴散電容在大的正向偏壓下起主要作用的原因。

PN結電流方程：

：反向飽和電流	T：溫度
e：電子電荷量	V：正向壓降
：玻爾茲曼常數

如上所示，二極管的電流也與正向偏壓按指數規律增加，所以，擴散電容的大小與電流的大小差不多是正比的關系。

可能有的人有這樣的疑問：既然是少子構成的擴散電容，那么多子呢？

我們繼續觀察上面這幅圖。少子，指的是左邊N區的空穴，右邊P區中的電子。但是也要知道N區還有更多的電子，P區還有更多的空穴。難道擴散電容和它們沒關系嗎？為什么是少子構成了擴散電容呢？我們看下面這幅圖。

假如沒有擴散作用，N區中電子是多子，且電子帶負電，但是整個N區是電中性的，因為N區是硅原子和正五價原子構成，它們都是中性的。同理P區中空穴是多子，整體也是電中性的。

按照直覺上來認為的話，如果加上正向電壓，就有了正向電流。N區的電子向P區移動，P區的空穴向N區移動，如果電子和空穴都在交界處復合消失，那么N區和P區是電中性的。

但直覺畢竟是直覺，事實是，電子和空穴有的會擦肩而過，電子會在沖進P區，空穴也會沖進N區。盡管P區有很多空穴，電子進入后也不會馬上和空穴復合消失，而是會存在一段時間。這時如果我們看P區整體，它不再是電中性了，它有了凈電荷。電荷數量就是還沒有復合的電子數量，也就是少數載流子的數量。同理，N區也有凈電荷，為少數載流子空穴的數量。

所以說，擴散電容是少數載流子的積累效應。

責任編輯：haq