晶体管原理(2-6)

1、 当当 PN 结的外加电压为结的外加电压为 时，时， ecossinjttjt001ejtVVvVVFF1ejtIIiII 则则 PN 结的扩散电流也具有如下形式，结的扩散电流也具有如下形式， 为角频率为角频率 ，式中，式中，V0 为直流电压，为直流电压，V0 kT/ /q V1 为迭加在直流偏压上的交流小信号电压振幅为迭加在直流偏压上的交流小信号电压振幅，V1 kT/ /q 对于给定的对于给定的 V1 ，求出与之相应的，求出与之相应的 I1 ，可得到，可得到 PN 结的交流结的交流小信号导纳小信号导纳 ，Y 的实部为的实部为 PN 结小信号电导结小信号电导 gD ， Y 的的虚部中即包含了虚

2、部中即包含了 PN 结的扩散电容结的扩散电容 CD ，即：，即：11VIY DDYgj C上式中，由于上式中，由于 ，可利用近似公式，可利用近似公式 qkTV 1得：得：001nn0n001(0, )expexpe(0)(0)ejtjtqVqVqVptppkTkTkTppnn00101n0(0, )exp(e)expexpejtjtqptpVVkTqVqVpkTkT 以以 N 区中的空穴扩散电流为例，取区中的空穴扩散电流为例，取 N 区与势垒区的边界为区与势垒区的边界为坐标原点，由少子边界条件可得边界处的少子浓度为坐标原点，由少子边界条件可得边界处的少子浓度为tjtjkTqVkTqVe1eex

3、p11 在在 不太高的情况下，可以假设在不太高的情况下，可以假设在 N 区内任意位置区内任意位置 x 处，处，pn ( x , t ) 也由直流分量和交流小信号分量组成，即：也由直流分量和交流小信号分量组成，即：n01( , )( )( )ejtpx tpxp x 将此将此 pn ( x , t ) 代入空穴扩散方程代入空穴扩散方程并将方程分拆成并将方程分拆成 不含不含 和和 含含 的两个方程，即的两个方程，即tjetje200p2d0dppDx2nnnp2pppDtx2111p2deeedjtjtjtppjpDx 解第一个方程可得到解第一个方程可得到 p0 ( x ) ，代入空穴电流密度方程

4、中，代入空穴电流密度方程中，可得到空穴扩散电流密度中的直流分量，即前面已求得的可得到空穴扩散电流密度中的直流分量，即前面已求得的 Jdp 同理，电子扩散电流密度中的直流分量为，同理，电子扩散电流密度中的直流分量为，p0dp0n0pexpqDqVJpLkT0ndn0p0nexpqVqDJnLkT 于是可得于是可得 PN 结正向扩散电流中的结正向扩散电流中的 为为Fdp0dn0pn0np00pn()expIA JJD pD nqVAqLLkT 解第二个扩散方程可得到解第二个扩散方程可得到 p1 ( x ) ，代入到空穴电流密度方，代入到空穴电流密度方程中，可得到空穴扩散电流密度的交流分量，程中，可

5、得到空穴扩散电流密度的交流分量， 同理，电子扩散电流密度的交流分量为同理，电子扩散电流密度的交流分量为112dndn0(1) ejtqVjJjkT112dpdp0(1) ejtqVjJjkT 于是可得于是可得 PN 结正向扩散电流中的结正向扩散电流中的 为为112dpdnF1()(1) eejtjtqViA jjIjIkT式中，式中，1121F(1)qVIIjkT PN 结的结的 为为 在在 的情况下，由近似公式的情况下，由近似公式 ，得：，得：式中，式中， 2.6.2 交流导纳与扩散电容交流导纳与扩散电容FFDD2qIqIYjgj CkTkTFDD22qIgCkTFDqIgkT ，就是，就是

6、 PN 结的结的 111F21(1)IqIYjVkT 由上式可见，由上式可见，CD 与正向直流偏流成正比，即：与正向直流偏流成正比，即：DFCIjj211)1 (21 ，为，为 PN 结的结的 对于对于 P+N 单边突变结，单边突变结， pnnppn,QQQQ N 区：（同时产生）区：（同时产生） P 区：（同时产生区：（同时产生 ）VV1pnnpQQnnppQQpnnpD00()limlimVVQQQCVV P区区N区区ppQnpQpnQnnQxp0pn0pp0nn0n 势垒区中电离杂质电荷随外加势垒区中电离杂质电荷随外加电压的变化率；电压的变化率； 正负电荷在空间上是分离的；正负电荷在空间上是分离的； 与直流偏压成幂函数关系；与直流偏压成幂函数关系； 正偏反偏下均存在，可作电容正偏反偏下均存在，可作电容器使用；器使用； 要使要使 CT， 应使应使 A，xd （N , 反偏反偏）。）。 中性区中非平衡载流子电荷随中性区中非平衡载流子电荷随外加电压的变化率；外加电压的变化率； 正负电荷在空间上是重叠的；正负电荷在空间上是重叠的； 与直流电流成线性关系，与直与直流电流成线性关系，与直流偏压成指数关系；流偏压成指数关系； 只存在于正偏下；只存在于正偏下； 要使要使 CD，应使，应使 IF（A， 正偏正偏）