Физическое тело обладает емкостными свойствами, если изменение накопленного в нем заряда приводит к измене-нию электростатического потенциала, и наоборот, измене-ние потенциала приводит к изменению накопленного заря-да. Емкость физического тела определяется выражением

где - приращение заряда, вызванное изменением напря-жения; -бесконечно малое изменение напряжения.
Рассмотрим плоский идеализированный p-n-переход, на-ходящийся под напряжением V ( рис.1). Обладает ли он емкостными свойствами и какие процессы обуславливают протекание емкостных токов (токов смещения)?
Обозначим через и положения границ области про-странственного заряда (ОПЗ) при напряжении V. При не очень высоких плотностях тока практически весь заряд в ОПЗ образован ионами донорной и акцепторной примеси, а концентрации свободных электронов и дырок малы по срав-нению с концентрациями доноров и акцепторов (приближе-ние обедненной области).
За пределами ОПЗ заряд ионов полностью скомпенсирован подвижными носителями заряда. Дадим внешнему напряжению приращение . С ростом прямого напряжения положения границ ОПЗ изменятся соответственно на и и гра-ницы примут новые положения, показанные на рис.1. пунк-тирными линиями. При этом заряд положительных ионов до-норной примеси в пределах слоя окажется скомпенсиро-ванным, этот слой станет нейтральной областью. Для это-го из внешней цепи в n-область должно войти некоторое число электронов. То же самое произойдет и с отрица-тельным зарядом ионов акцепторной примеси в пределах слоя , для этого во внешнюю цепь уйдут электроны, а в пределы войдут дырки, генерированные на омическом контакте к p-области. При уменьшении прямого напряжения на картина физических процессов будет обратной.


Рис.1.Схематическое изображение p-n-перехода и распре-деление избыточных неосновных носителей заряда при ин-жекции:
ионы примесей,+- - дырки и электроны
Таким образом, при изменении внешнего напряжения на величину изменяется заряд доноров и акцепторов в пре-делах ОПЗ (то есть в пределах изменения потенциального барьера), а емкость, связанная с изменением ширины ОПЗ (ширины потенциального барьера), называется "барьерной" емкостью. Заряд в ОПЗ изменяется за счет процессов дрейфа и диффузии основных носителей заряда, а эти про-цессы протекают достаточно быстро (время установления диффузионно-дрейфового равновесия в кремнии с умеренным уровнем легирования составляет менее с). А это озна-чает, что барьерная емкость не зависит от частоты изме-рительного сигнала для всех практически достижимых час-тот (десятки ГГц).