PN结的单向导电性使其对交流有整流作用，但是这种作用只有在交变电压的频率不太高的情况下才能很好发挥，当电压频率增高时就不能很好发挥，甚至完全消失。这说明PN结本身还含有不利于整流作用充分发挥的潜在因素，这就是PN结的电容效应。一般来说，PN结中的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容，又称为微分电容。PN结电容按其产生机制和作用的差别可以分为势垒电容和扩散电容。

PN结中的空间电荷区内没有非平衡可动电荷，犹如一层绝缘介质，极性不同的电荷分别处于界面两侧（P区和N区），就像平行板电容器的极板一样。这两个区域能够存放电荷（载流子），即充电；也能够被取走电荷，即放电。于是，当PN结两端电压变化时，将引起PN结空间电荷宽度的改变，引起势垒层的变化，可以用势垒电容来描述这种效应，如图3-19所示为PN偏置电压变化时，空间电荷区的变化。当PN结处于正向偏置状态、且正向电压升高时，N区和P区中的多数载流子便进入空间电荷区并与其中部分相反极性的空间电荷中和，就好像把这些载流子存放入空间电荷区一样，这种现象称为载流子的存储效应。存储电荷量随正偏电压的增加而增加，相当于载流子向势垒电容充电。当外加正向电压降低时，又会有一部分载流子离开阻挡层，像被从PN结中取出一样，即相当于势垒电容的放电。应当注意，势垒电容不是一个固定不变的值，其大小随外加电压而改变，当外加电压保持不变时，阻挡层中空间电荷的数目也保持不变，势垒电容也停止了充放电。可见，势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高，势垒电容的作用越显著。一般来说，势垒电容的大小C_B与PN结截面积成正比，与空间电荷区宽度成反比。即

PN结的正向电流是由P区中的空穴和N区中的电子相互扩散造成的。当PN结外加正向电压时，大量电子由N区进入P区，空穴由P区进入N区。但电子进入P区后并不是立即与空穴复合而消失，而是在靠近耗尽层的一定距离内一面继续扩散，一面与空穴复合后消失，反之类同，图3-20给出了正向偏置电压变化时，扩散区内载流子浓度的变化，阴影面积就是储存电荷的变化。可见在扩散长度内存储了一定数量的电荷，正向电流越大，存储电荷越多。它们随正向电压的变化亦具有电容的性质，称为扩散电容C_D。

图3-19 势垒电容示意图(www.daowen.com)

图3-20 扩散电容示意图

综上所述，PN结电容的两种成分在不同外加电压条件下所占的份额不同。在正向偏置状态下，当正向电压较低时，因扩散运动较弱，扩散电容比较小，势垒电容C_B占主要成分；正向电压较高时，扩散运动加剧，使扩散电容C_D按指数规律上升，成为PN结电容的主要成分。在反向偏置状态下，扩散运动被抑制，表现出较小的扩散电容，因此结电容以势垒电容为主。结电容变化规律如图3-21所示。PN结的总电容是两个电容之和，即两个电容是并联关系。

图3-21 势垒电容和扩散 电容随外加电压的变化