pn结电容第九次课课件

§6.4pn结电容电容：两极板上的电荷随电压的变化关系可用电容表示。在交流信号作用下，pn结会失去单向导电性，说明有电容作用。在pn结中，有两类电荷会随外加电压变化：势垒区中的杂质离子电荷是随着外加偏置电压而变化的，由此引起的电容效应称为势垒电容，以CT

表示；§6.4pn结电容1

pn在偏置下，在结两侧的扩散区内，各存在着两组过剩载流子，它们的数量也随着外加电压的变化而变化。这种电容效应称为扩散电容，以CD表示。一、势垒电容CT势垒电容的定义为：其中：QT

为势垒区中正电荷或负电荷量，V为外加电压。突变结情况pn在偏置下，在结两侧的扩散区内，各存在着两组过剩载流子，2pn结中电场、电位分布与pn结能带图探讨电场、电位分布，从三组基本方程中的泊松方程着手。在空间电荷区中做以下近似：1、耗尽层近似：在(-xTp,xTn)中，n(x)=0，p(x)=0；在(-xTp,xTn)外，n(x)=n0，p(x)=p0；2、假定杂质全部电离nD+=ND，pA-=NApn结中电场、电位分布与pn结能带图3突变结：1）突变结的电场分布突变结：4

讨论在x=0点，电场是连续的，即:1(0)=2(0)，ND.xTN=NA.xTP（此式的意义是空间电荷区中正负电荷数相等）。在空间电荷区中，电场最强点在x=0点，其值为：2）突变结的电位分布同样，求解需要分成两个区域：（-xTp,0）和（0,xTn

）讨论5

6讨论：在x=0点，电势连续，即：此式连同电场在x=0点连续的结果：ND.xTN=NA.xTP，可以解出xTN，xTP的具体数值PN结的空间电荷区宽度，主要由掺杂浓度低的一边决定。讨论：在x=0点，电势连续，即：此式连同电场在x=0点连续7势垒高坡阻止了电子的扩散趋势，使之达到平衡势垒高坡阻止了电子的扩散趋势，使之达到平衡8

9求解空间电荷区的电场、电位分布时，我们得到：求解空间电荷区的电场、电位分布时，我们得到：10当存在外加电压V时，上式变为：求得：当存在外加电压V时，上式变为：11

12线性缓变结的电位分布：线性缓变结的接触电势电位分布差：线性缓变结的电位分布：线性缓变结的接触电势电位分布差：13

14线性缓变结情况在前面的内容，求空间电荷区电场、电位分布时得出在外加电压V下，有：线性缓变结情况15讨论：CT是微分电容，随反向偏压的增加，xD增加，CT下降。无论突变结，缓变结，其lnCT与lnV之间都是线性关系：突变结，斜率为-1/2,

缓变结，斜率为-1/3,据此，可以区分出这两种结的类型。由x轴和y轴截距，分别可以求出掺杂浓度或浓度梯度及接触电势差VD

讨论：16二、扩散电容CD扩散电容CD

是两电容的并联——N型侧的过剩载流子电容CDN

与P型侧的过剩载流子电容CDP

的并联。

在N型侧：从过剩载流子分布入手：二、扩散电容CD17

在P型侧，从过剩载流子分布入手：

总扩散电容CD

是P型侧和N型侧之和在P型侧，从过剩载流子分布入手：18讨论CD

随正向偏压的增加而增加；需要指出的是：这里计算的CT

、CD的表达式都是单位面积的电容值，它们的单位都是F