PN结作业题部分答案西电

晶体管原理（PN结部分）作业答案1、1如果PN结的N区长度远大于,P区长度为,而且P区引出端处少数PLPW载流子电子的边界浓度一直保持为0,请采用理想模型推导该PN结电流电压关系式的表达形式采用双曲函数表示2若P区长度远小于,该PN结电流电压关系式的表达形式将简化为什么形NL式3推导流过上述PN结的总电流中和这两个电流分量之比的表达式NPIXNI4如果希望提高比值,应该如何调整掺杂浓度和的大小/NPNIXAND解（两个区域可以分别采用两个坐标系，将坐标原点分别位于势垒区两个边界处，可以大大简化推导过程中的表达式）1分析的总体思路为NPNPNPNIXIXIIXI再分别解N,P区少子连续性方程,求出和NPNXA在稳态时,在N区内部,少子空穴的连续性方程为20XNNNPPXPNPDEDDDE小注入时,项可以略去,故/XDE0X20NNPPDD解此方程得通解为/0PPXLXNNNPXAEB其中,扩散长度1/2PPLD边界条件为时,时,X0NNNX0EXPANVPKT由边界条件求出系数可得解的结果为0EP/1E/NNANPPXVKTXL0EXP1EXPPNNANPPPDDXVJXEKTLL110PNAPNJXKB同理,在N区少子空穴的连续性方程的通解为/0NNXLXPPPNXAEB其中,扩散长度1/2NNLD边界条件为以结区与P区的界面处作为坐标原点,以从结区向P区的方向作为正方向时,0X0EXP/PANXVKT时,WP由边界条件求出系数A,B可得解的结果为120SINH/EX/1SINH/SINHNAPNPPPLVKTWXLNXL0CO/E/1COSH/SINHPNPNAPNNNPNDDVKTXLJELLX1301X/SINPANPNPNEWXJ综合A,B有001EX/1COSH/EXP/SINPNNPAPNPNAPNDEDVKTLJXJVKTLL2由于,所以有PNWSINHPPNWXXL和,SINHPPNLSIHNXL于是,12式可简化为0EXP/1PPAWNXVKT0/EXP/1PNPNNAADEDJXEVKTX140EX/E/NPNPNAAVKTKW于是,由11式和14式得00EXP/EXP/1PNPNPAAEDJXJXVKTKTL3由14式和11式可得0EXP/NPNPNPAIXJVKTDW由于,且,NNKTDEPPKQ2200/PIPIAN2200/NINIDN于是EXP/NPNDAAIXLVKTW4可以通过增大或减小或减小或增大来提高比值DNAPA/NPNIXI2、ASTEPPNJUNCTIONDIODEISMADEINSILICONWITHTHENSIDEHAVING1730DNCMANDTHEPSIDEHAVINGANETDOPINGOFPLEASEESTIMATETHERATIOOFTHE1730ANCMGENERATIONCURRENTTOTHEDIFFUSIONCURRENTUNDERTHEREVERSEBIASOF5VITISKNOWNTHAT,FORTHEMINORITYCARRIER,20/NDCS21/PCMS601NPSSOLUTIONTHEBUILTINPOTENTIALBARRIERISDETERMINEDADBIINKTVININVESOTHESPACECHARGEWIDTHISDETERMINEDAS1/21471/2952178085063SBIRADVNWECMSOTHAT211910592603807610/22IGENENJWACMTHEIDEALREVERSESATURATIONCURRENTDENSITYISGIVENBY00NPNSPEDJLWHICHMAYBEREWRITTENAS2001PNSIADJENSUBSTITUTINGTHEPARAMETERS,WEOBTAIN22128/SJACMWITHEQUATION21ANDEQUATION22,WECANOBTAIN93127605608GENSJ3已知描述二极管直流特性的三个电流参数是A、A、01A。请采用半对数坐标纸，绘制正偏情况下SI140SI10KI理想模型电流，势垒区复合电流和特大注入电流这三种电流表达式的IV曲线，并在此基础上绘制实际二极管电流随电压变化的曲线。（提示特大注入条件下，其中）KTEVAIHIJ2XPKSHIJII解理想PN结模型电流电压方程；A。1EXPKTQVISDSI140正偏时势垒区复合电流；A。ICSR2EXPRSI10大注入电流；01A。KTQVIHIJDEKTQVISI4、AONESIDEDSTEPJUNCTIONDIODEWITHNAHASAJUNCTIONAREAOFNP1730CM100ITISKNOWNTHAT,FORTHEMINORITYCARRIER,2M62,0/NNSDCS1PLEASECOMPARETHEJUNCTIONCAPACITANCEANDTHEDIFFUSIONCAPACITANCEUNDERREVERSEBIAS5AV2COMPARETHEJUNCTIONCAPACITANCEANDTHEDIFFUSIONCAPACITANCEUNDERFORWARDBIAS07A解1在反偏电压的情况下，对于单边突变结（）的势垒电容有NPDNA2ATDQCSV其中为介电常数，为自建电势，为轻掺杂一侧的杂质浓度，S为结面DAN积；，FCM1960Q，2LNADDBITINV17319313,5ADICNNCM26TM所以1793020LN3685DVV单位面积的势垒电容1912782403410/5TCFCM单势垒电容88037TS单在电压反偏情况下，对于单边突变结（）的扩散电容有NPDNA01QVNPKTDQCSETL201QVNPKTLSE其中，196210230755IPAN由于，230,/NNSCMS63710NNLD单位面积的扩散电容35193316226106750/2DCEFCM单扩散电容16827DS单答案应该是1025F。（2）在正偏电压的情况下，由于势垒区很窄，耗尽近似不再成立，一般近似认为此时的单位面积的势垒电容为零偏压时的单位面积的势垒电容的四倍，即40TTC单单因此对于单边突变结（）的势垒电容有NPDNA42TDQSVTSC单其中为介电常数，为自建电势，为轻掺杂一侧的杂质浓度；DVAFCM1960Q，2LNADDBITINV17319313,5ADICNNCM26TM所以1793020LN3685DVV单位面积的势垒电容1912772044310/TCFCM单势垒电容871103TS单在电压正偏情况下，对于单边突变结（）的扩散电容有NPDNA01QVNPKTDQCSETL201QVNPKTLSE其中，196210230755IPAN由于，230,/NNSCMS63710NNLD单位面积的扩散电容307519334226167502/2DCEFCM单扩散电容84101DS单5、已知300K的PN结的，正向直流偏置为；140SIA05V（1）计算小信号电导G；（2）若在直流偏置的基础上，电压的增益为1MV、5MV、10MV、26MV，请分别采用下面两种方法，计算电流的变化量，并且根据计算的结果说明“小信号”的条件。方法一采用小信号电导公式；IGV方法二直接采用计算电流增益的表达式00EXP/EXP/SSIQVKTIQVKT解（1）根据小信号电导的定义有IG由于001PNPQDEQVILKT（A）令00PNPSQI对（A）求导有QVKTSGIE（B）将数据常温下的代入公式（B），有140,5,SIAV26MVQ305142613GE580（2）方法一对于G，有586IGV当时，A1VMV358108610I当时，57543当时，A035861I当时，26VM6261020方法二00EXP/EXP/SSIQVKTIQVKT当时，有1V4331438051501262