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性。

那么，我們今天來聊一聊，二極管中的寄生電容是怎么產(chǎn)生的。

首先，二極管的電容效應包括勢壘電容CB和擴散電容CD兩個部分。

1. 勢壘電容CB(Cr)

在 PN 結的內部結構中，PN結空間內缺少導電的載流子，其電導率很低，因此相當于介質。

而PN結兩側的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)那邊得到電子帶負電荷。

由于N 區(qū)和 P區(qū)積累了電子和空穴，其導電率很高，相當于金屬導體。從這一結構來看，PN結等效于一個兩個極板的電容器。

當PN結兩端加正向電壓時，PN 結導通，促進了電流的形成，PN結區(qū)域變窄，結中空間電荷量減少，相當于電容"放電"。

當PN結兩端加反向電壓時， PN 結截止，PN結變寬，結中空間電荷量增多，相當于電容"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：

當外加電壓有△U 的變化時，電荷有△Q 的變化，假設兩邊的距離為 Xd 時。勢壘電容為：

利用勢壘電容和電壓的關系設計變容二極管

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。當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。

目前廣泛應用的變容二極管，就是利用PN結電容隨外加電壓變化的特性制成的。

2. 擴散電容CD

當給二極管加正向偏壓時，在 PN?結兩側的少子擴散區(qū)內，都有一定的少數(shù)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。

當PN結加上正向電壓，內部電場區(qū)被削弱，因為濃度差異，P區(qū)空穴向N區(qū)擴散，N區(qū)的電子向P區(qū)擴散。

擴散的空穴和電子在內部電場區(qū)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(qū)，空穴進入N區(qū)，電子進入P區(qū)。

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

顯然，N區(qū)中靠近內部電場區(qū)處的空穴濃度是最高的，距離N區(qū)越遠，濃度越低，因為空穴不斷復合消失。同理，P區(qū)也是一樣，濃度隨著遠離內部電場區(qū)而逐漸降低?？傮w濃度分布如下圖所示。

當外部電壓穩(wěn)定不變的時候，最終P區(qū)中的電子，N區(qū)中的空穴濃度也是穩(wěn)定的。

也就是說，P區(qū)中存儲了數(shù)量一定的電子，N區(qū)中存儲了數(shù)量一定的空穴。如果外部電壓不變，存儲的電子和空穴數(shù)量就不會發(fā)生變化，也就是說穩(wěn)定存儲了一定的電荷。

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

因此，這里的擴散電容是和加在二極管兩端的正向偏置電壓有關系的。

3. 總結一下

當我們打開二極管的 Datasheet 時，看到的典型電容參數(shù)一般會指定測試條件，通常這個條件是1MHz，電壓為-4V（反偏）。

這是因為勢壘寬度，也就是內建電場區(qū)的寬度，是與電壓相關的。所以說，不同的電壓下，勢壘電容的大小也是不同的。因此這個參數(shù)需要在確定的偏置電壓下進行測量。

因此，我們把二極管的物理模型進行簡化，通過一些線性器件進行表達，簡化后的等效電路如下圖。

總之，二極管呈現(xiàn)出兩種電容，它的總電容Cj相當于兩者的并聯(lián)，即：

Cj = CB + CD。

二極管正向偏置時，擴散電容遠大于勢壘電容 Cj ≈ CD ；

而反向偏置時，擴散電容可以忽略，勢壘電容起主要作用，Cj ≈ CB 。