Введение

Диффузионная ёмкость – это ёмкость, возникающая вследствие переноса носителей заряда между двумя выводами устройства, например, диффузия носителей от анода к катоду в прямом смещении диода или от эмиттера к базе в прямом переходе транзистора. В полупроводниковом приборе с протекающим через него током (например, непрерывным переносом заряда посредством диффузии) в определённый момент времени в процессе прохождения через прибор обязательно присутствует некоторое количество заряда в движении. Если приложенное напряжение изменяется до другого значения, а ток изменяется до другого значения, то в новых условиях в движении будет находиться иное количество заряда. Изменение количества заряда в движении, делённое на изменение вызывающего его напряжения, и есть диффузионная ёмкость. Прилагательное "диффузионная" используется, поскольку первоначальное применение этого термина относилось к переходам диодов, где перенос заряда осуществлялся посредством диффузионного механизма. См. законы диффузии Фика. Чтобы количественно определить это понятие, пусть в определённый момент времени напряжение на приборе будет . Теперь предположим, что напряжение изменяется со временем достаточно медленно, чтобы в каждый момент времени ток был равен постоянному току, который протекал бы при этом напряжении, скажем (квазистатическое приближение). Предположим далее, что время прохождения через прибор равно времени прямого пролёта. В этом случае количество заряда, находящегося в движении через прибор в данный момент, обозначенное , определяется следующим образом:

Следовательно, соответствующая диффузионная ёмкость: равна

В случае, если квазистатическое приближение не выполняется, то есть при очень быстрых изменениях напряжения, происходящих за время, меньшее времени пролёта , необходимо решать уравнения, описывающие зависящий от времени перенос в приборе, чтобы найти заряд в движении, например, уравнение Больцмана. Эта задача является предметом продолжающихся исследований в области неквазистатических эффектов. См. Лю, и Гилденблат и др.