第七章 PN结的小信号导纳.

1、第七章第七章 pn结二极管：小信号导纳结二极管：小信号导纳二极管的小信号响应特性：直流（二极管的小信号响应特性：直流（VA）偏置下，加）偏置下，加一正弦电压一正弦电压va，流过二极管的电流，流过二极管的电流I+i定义小信号导纳：定义小信号导纳：Y=i/va 表征二极管的交流响应表征二极管的交流响应也可用等效电路来描述小信号响应特性也可用等效电路来描述小信号响应特性势垒电容势垒电容C j：形成空间电荷区的电荷随外加电压变化：形成空间电荷区的电荷随外加电压变化扩散电容扩散电容Cd：p-n结两边扩散区中，当加正向偏压时，结两边扩散区中，当加正向偏压时， 有少子的注入，并积累电荷，它也随外有少子的注入

2、，并积累电荷，它也随外 电压而变化电压而变化.扩散区的电荷数量随外加电扩散区的电荷数量随外加电 压的变化所产生的电容效应。压的变化所产生的电容效应。pn结的电容结的电容pn结二极管的小信号等效电路结二极管的小信号等效电路小信号导纳n等效电阻等效电阻r, 等效电容等效电容C，容抗，容抗nr与与C并联，并联，n总电阻总电阻n导纳：导纳：CjGRY1CjGCjrR11Cj17.2 反向偏置结电压反向偏置结电压n当反向偏置时，当反向偏置时，pn结二极管在功能上等效为一个结二极管在功能上等效为一个电容。电容。IC电路中的电路中的“电容电容”实际上就是反向偏置实际上就是反向偏置二极管。但反向偏置的二极管的

3、电容随反向偏压二极管。但反向偏置的二极管的电容随反向偏压的升高而单调下降。的升高而单调下降。1反向偏置的电容反向偏置的电容交流信号迭加在直流偏压上，结交流信号迭加在直流偏压上，结上的总压降为上的总压降为VA+va。Va0, 使反偏电压降低，使反偏电压降低，W减减 小，两边电荷密度减小小，两边电荷密度减小VaNA=NB 或p+n:NAND=NB, 则势垒电容势垒电容（1）与低浓度一边的掺杂浓度成正比）与低浓度一边的掺杂浓度成正比 （2）与（）与（Vbi-V）1/2成反比。可制作变容器成反比。可制作变容器 件，利用外加电压的改变而调节势垒电容件，利用外加电压的改变而调节势垒电容 主要用于电子调频、

4、调谐器。主要用于电子调频、调谐器。WAKCsj02、C-V关系关系n一边重掺杂，另一边轻掺杂，且满足 NB(x)=bxm (x0)单边线性缓变结非对称突变结超突变结210)()2(mAbisVVqbKmW令VA=0时的电容为则有：用上述关系描述的pn结二极管称为变容二极管。可用于参数放大，谐波发生、混频、检波等。（1）（2）3反向偏置电导n二极管能准静态地响应一个交流信号，电导AdVdIG 0)( 10000IIkTqkTqVeIkTqGeIIAkTqVA反向偏置I-V特性饱和时，I-I0，G00正偏势垒电容正偏势垒电容CJ：正向偏置时，多数载流子进入和离开稳态耗尽层引起的结电容和反向偏置时一

5、样。扩散电容扩散电容CD ：二极管正偏时在耗尽区边界的准中性区内引起少数载流子的积累。随着正向偏压的增加，少子的积累越来越明显。在直流偏压上，再加交流小信号，少数载流子就会在直流值附近张落，即va0, 少子积累增加，va0,少子积累减小。这将导致一个额外的电容，称为扩散电容CD。7.3 正向偏置时的扩散导纳) 1(kTeVSDaeII假设二极管外加直流正偏假设二极管外加直流正偏压压V0时的直流电流为时的直流电流为IDQDQIIDadDQkTeVSVVaDdeIkTdIdVrIkTeeIkTedVdIgDQDaa0扩散电阻扩散电阻少子的张落正偏时pn结的小信号等效电路n扩散导纳：YD=GD+jC

6、7.3 正向偏置时的扩散导纳7.3.2 导纳关系式求出在VA+va的偏置下流过二极管的i,Y=i/va. 2120212001121121）（）（与化成实部和虚部PDPDDDpadiffDGCGGCjGYjGviY当正向偏置时，V 势垒高度（Vbi-VA）， 宽度 CJ 反向偏置时，V 势垒高度（Vbi-VA） ， 宽度 CJ 注解（1）CD与少子扩散长度，平衡时少子浓度 成正比 （2） CD随外电压增大而指数增大 （3）反向偏置时，因V为负值，且pn,np 近似为0（抽出），几乎不随外电压变 化，所以CD非常小，可忽略不计。3。p-n结电容对p-n结特性的影响和利用n测量p-n结的电容，尤其是测量其C-V特性，可获得有关p-n结的结构性质