半導(dǎo)體pn結(jié)ppt課件(參考版)
2025-05-09 12:41本頁(yè)面
【正文】 ＰＮ結(jié)的結(jié)電容 Ｃ ｊ 包括兩部分 , 即： Cj＝ Ｃ Ｔ ＋ Ｃ Ｄ ? ＰＮ結(jié) 正偏 時(shí) , 擴(kuò)散電容起主要作用 Ｃ ｊ ≈Ｃ Ｄ ?當(dāng)ＰＮ結(jié) 反偏 時(shí) , 勢(shì)壘電容起主要作用 Ｃ ｊ ≈Ｃ Ｔ 。形成了電容效應(yīng) , 稱為擴(kuò)散電容 ,用 CD表示。 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 43 當(dāng)外加正向電壓不同時(shí)，擴(kuò)散電流即外電路電流的大小也就不同。 因 PN結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到 P區(qū)的電子，與外電源提供的空穴相復(fù)合，形成正向電流。 即 阻擋層中的電荷量隨外加電壓變化而改變 , 形成了電容效應(yīng) , 稱為勢(shì)壘電容 ,用 CT表示 。 一是勢(shì)壘電容 CB 二是擴(kuò)散電容 CD 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 41 1) 勢(shì)壘電容 CT 勢(shì)壘電容是由阻擋層內(nèi)空間電荷引起的 。 而ＰＮ結(jié)兩端加上電壓 , ＰＮ結(jié)內(nèi)就有電荷的變化 , 說(shuō)明ＰＮ結(jié)具有電容效應(yīng) 。 (擊穿電壓 6V, 負(fù)溫度系數(shù) ) ?齊納擊穿： 對(duì)摻雜濃度高的半導(dǎo)體， PN結(jié)的耗盡層很薄，只要加入不大的反向電壓（ U6V），耗盡層可獲得很大的場(chǎng)強(qiáng)，足以將價(jià)電子從共價(jià)鍵中拉出來(lái)，而獲得更多的電子空穴對(duì)，使反向電流驟增。 ?雪崩擊穿： 當(dāng)反向電壓足夠 高時(shí)（ U6V） PN結(jié)中內(nèi)電場(chǎng)較強(qiáng)，使參加漂移的載流子加速，與中性原子相碰，使之價(jià)電子受激發(fā)產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，又被加速，而形成連鎖反應(yīng)，使載流子劇增，反向電流驟增。 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 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 38 2）反向擊穿原因 ： 雪崩擊穿 : 反向電場(chǎng)使電子加速，動(dòng)能增大，撞擊 使自由電子數(shù)突增。 PN結(jié)的擊穿特性 U U（ BR） 反向電流急劇增大 (反向擊穿 ) 1）反向擊穿類型： 電擊穿 熱擊穿 — PN結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)。 由此可以得出結(jié)論： PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴? PN結(jié) 變窄 P N + R 外加正向電壓示意 (導(dǎo)電） PN結(jié) 變寬 P N + R 外加反向電壓示意（截止） 正向電流 If 反向電流 Is 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 34 (3) PN 結(jié)的單向?qū)щ娦? ?正偏導(dǎo)通，呈小電阻，電流較大 。此時(shí) PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的 漂移電流大于擴(kuò)散電流， 可忽略擴(kuò)散電流， PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。 漂移運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)形成反向電流 IR IR = I少子 ? 0 PN結(jié) 外加的反向電壓有一部分降落在 PN結(jié)區(qū)，方向與 PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)。 IR PN 結(jié)的單向?qū)щ娦裕赫珜?dǎo)通，呈小電阻，電流較大 。 擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流 ，可忽略漂移電流的影響， PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。 IF = I多子 ? I少子 ? I多子 （ 1） 外加正向電壓 (正向偏置 ) — forward bias PN結(jié) 外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與 PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 31 P 區(qū) N 區(qū) 內(nèi)電場(chǎng) 外電場(chǎng) 外電場(chǎng)使多子向 PN 結(jié)移動(dòng) , 中和部分離子 使空間電荷區(qū)變窄。 擴(kuò)散電流 = 漂移電流 總電流 = 0 P N + + + + + + + + + 由于接觸面載流子運(yùn)動(dòng)形成PN結(jié) 示意圖 內(nèi)電場(chǎng) + 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 漂移運(yùn)動(dòng) 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力 20222 29 實(shí)質(zhì)上： PN結(jié) =空間電荷區(qū) =耗盡層 =內(nèi)電場(chǎng) =電阻 空間電荷區(qū)特點(diǎn) : ?無(wú)載流子 ?阻止多子的擴(kuò)散進(jìn)行 ?利于少子的漂移 P N + + + + + + + + + 西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 吳自力
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