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文档简介

1、PN结电容PN结电容低频下,PN结具有良好的整流效应。高频下,PN结的整流效应基本消失。-PN结具有电容PN结的起因,大小和影响因素。5.3.1 势垒电容 CT以PN结加正向偏压为例:正向偏压增大,势垒区宽度变窄,空间电荷数量减少。空间电荷来源于不能移动的杂质离子。电荷数目的减少是因为电子和空穴的注入,中和作用。相当于电子和空穴的“存入”过程。反之,正向偏压减小,势垒区宽度变宽,空间电荷数量增多,电子和空穴被“取出”。5.3.2 扩散电容 CD 当外加正偏电压变化时,PN结外扩散区内积累的非平衡载流子数变化引起的电容效应。5.3.3 势垒电容的计算PN结的直流偏压不同时,微分电容也不同。VD换

2、为VD-V 按突变结的电荷分布模型,推导突变结势垒电容公式:电量对电压求微分求总电量:单位面积的总电量为:若PN结面积为A,则PN结的势垒电容为:单位面积的势垒电容为:对于P+N结或N+P结,上式可简化为:其中NB为轻掺杂一边的杂质浓度。耗尽层近似,也适用于加反向偏压。以上结论在半导体器件的设计和生产中有重要的实际意义。 加正向电压时势垒电容比该式较大:1.势垒区变窄,空间 电荷变少。2.大量载流子流过势垒区,对势垒电容有贡献。突变结和线性缓变结的势垒电容都与外加电压有关系。可以制成变容器件;可以用来测量结附近的杂质浓度和杂质浓度梯度。5.3.4 扩散电容的计算扩散电容是因为扩散区载流子浓度随

3、外加电压变化引起的电容效应。外加电压变化时,需要外电路注入电荷以适应PN结扩散区载流子浓度的变化。外电路通过P端注入的正电荷分为两部分:N侧扩散区空穴的增加和平衡P侧 扩散区少子电子数的增加。注入到N区和P区的非平衡少子分布:将上两式在扩散区内积分,得到单位面积扩散区内积累的载流子总电荷量:扩散区,单位面积的微分电容:单位面积总扩散电容:设A为PN结的面积,则加正向偏压时,总的微分电容为:(1)在300K时流过PN结的电流I。N区空穴:P区电子:少子浓度:总电流:Js(2)假设以P区指向N区为x轴的正方向,列出N区内的空穴和电子浓度分布的表达式。N区内空穴浓度分布为:利用 ,得出电子浓度分布:(3)确定N区内空穴扩散电流、电子扩散电流、电子漂移电流和总的电子电流随x变化的表达式。N区内空穴扩散电流:N区内电子扩散电流:电子的迁移率不同于P区:电子漂移电流:注入的空穴浓度远小于

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