半導(dǎo)體pn結(jié)ppt課件-wenkub.com
2025-05-03 12:41 本頁(yè)面
【正文】 擴(kuò)散電容正比于正向電流 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 44 勢(shì)壘電容 CT和擴(kuò)散電容 Ｃ Ｄ 均是 非線性電容 。剛擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子就堆積在 P 區(qū)內(nèi)緊靠 PN結(jié)的附近，形成一定的多子濃度梯度分布曲線。 空間電荷區(qū)是由不能移動(dòng)的正負(fù)雜質(zhì)離子所形成的 ,均具有一定的電荷量 , 所以 在ＰＮ結(jié)儲(chǔ)存了一定的電荷 , 當(dāng)外加電壓使阻擋層變寬時(shí) , 電荷量增加；反之 , 外加電壓使阻擋層變窄時(shí) , 電荷量減少 。 P 區(qū) N 區(qū) 內(nèi)電場(chǎng) 外電場(chǎng) IR 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 40 PN結(jié)的電容效應(yīng) 按電容的定義 : dUdQCUQC ?? 或即 電壓變化將引起電荷變化 , 從而反映出電容效應(yīng) 。 (擊穿電壓 6V, 正 溫度系數(shù) ) 擊穿電壓在 6 V左右時(shí)，溫度系數(shù)趨近零。 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 35 ID __流過(guò) PN結(jié)的電流； IS __反向飽和電流； u － 為結(jié)電壓 UT－溫度的電壓當(dāng)量， k － 為波耳次曼常數(shù)（ ?103J/k） T － 為絕對(duì)工作溫度 q － 為電子電荷量 ?1019C PN結(jié)的伏安 (VA)特性 1）、表達(dá)式： )1e( /SD ?? TUuIIqkTUT ?當(dāng) T = 300(27?C)： UT = 26 mV 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 36 I（ mA) 正向電流 ID U（ V） 正向 反向 反向擊穿電壓 UBR 正向?qū)妷? UD 0 反向電流 IR PN結(jié) VA特性 曲線 2）、 VA特性曲線 加正向電壓時(shí) 加反向電壓時(shí) i≈–IS )1e( /SD ?? TUuII西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 37 當(dāng)反向電壓超過(guò)反向擊穿電壓 UB時(shí)，反向電流 將急劇增大，而 PN結(jié)的反向電壓值卻變化不大，此 現(xiàn)象稱為 PN結(jié)的反向擊穿。 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 33 在一定的溫度條件下，由本征激發(fā)決定的少子濃度是一定的，故少子形成的漂移電流是恒定的，基本上與所加反向電壓的大小無(wú)關(guān) ， 這個(gè)電流也稱為 反向飽和電流 。 反偏截止，電阻很大，電流近似為零。于是 ,內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。 P區(qū)的電位低于 N區(qū)的電位，稱為加 反向電壓 ， 簡(jiǎn)稱 反偏 。此時(shí)將在 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體的結(jié)合面上形成如下物理過(guò)程 : 因濃度差 ? 多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) ?由 雜質(zhì)離子 形成空間電荷區(qū) ? 空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng) ? 內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移 ? 內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 28 對(duì)于 P型半導(dǎo)體和 N型半導(dǎo)體結(jié)合面，離子薄層形成的空間電荷區(qū) 稱為 PN結(jié) 。如果一邊摻雜濃度大 (重?fù)诫s )，一邊摻雜濃度小 (輕摻雜 )，則稱為 不對(duì)稱結(jié) 。 空間電荷區(qū)不再變化 ，這個(gè)空間電荷區(qū)，就 稱為 PN結(jié) 。而 N區(qū)中的電子也會(huì)向 P區(qū)擴(kuò)散，并在 P區(qū)被空穴復(fù)合。 空穴擴(kuò)散示意 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 24 PN結(jié)的形成 在一塊本征半導(dǎo)體在兩側(cè)通過(guò)擴(kuò)散不同的雜質(zhì) ,分別形成 N型半導(dǎo)體和 P型半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體載流子的運(yùn)動(dòng) 。近似認(rèn)為多子與雜質(zhì)濃度相等。三 價(jià)雜質(zhì) 因而也稱為 受主雜質(zhì) 。自由電子稱為 多數(shù)載流子 （ 多子 ），空穴稱為 少數(shù)載流子 （ 少子 ）。 在 N型半導(dǎo)體中 自由 電子是多數(shù)載流子 ,它主要由 雜質(zhì)原子提供 ； 空穴是少數(shù)載流子 , 由熱激發(fā)形成。其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。 兩種載流子 電子 （自由電子） 空穴 兩種載流子的運(yùn)動(dòng) 自由電子 （在共價(jià)鍵以外） 的運(yùn)動(dòng) 空穴 （在共價(jià)鍵以內(nèi)） 的運(yùn)動(dòng) 結(jié)論 : 1. 本征半導(dǎo)體的電子空穴成對(duì)出現(xiàn) , 且數(shù)量少； 2. 半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流
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