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1、上一次课的主要内容∑PN结的结构∑工作原理：单向导电性?平衡情况?非平衡情况∑PN结静电变量的定量描述∑PN结二极管电流特性的定量描述(稳态响应)∑PN结二极管的击穿1RuHuang,IME,PKU突变结耗尽近似正负电荷2RuHuang,IME,PKU耗尽区宽度单边突变结：P＋/N结，N>>NAD3RuHuang,IME,PKUIs4RuHuang,IME,PKU∑PN结的结构∑工作原理?平衡情况?非平衡情况∑PN结静电变量的定量描述：二极管和其他器件建模的基础?平衡?非平衡?线性缓变结（自学）∑PN结二
2、极管电流－电压特性的定量描述∑PN结二极管的击穿∑PN结二极管的小信号特性∑PN结二极管的瞬态响应∑基本电路应用5RuHuang,IME,PKU∑小信号响应∑器件的交流响应表征：小信号导纳Y＝i/va∑PN结二极管结区的响应Y＝G＋jωC外加直流电压的函数∂Q(V,ω)非本征串联电C(V,ω)=交流电容∂V阻，有些情况下可忽略一定直流偏压下，电压微小变化相应的电荷变化量6RuHuang,IME,PKU反向偏置交流行为：偏置周期内，正半周/负半周情况耗尽区宽度随电压的微小变化而微小变化，两边耗尽电荷波动势垒
3、电容/耗尽层电容可以看作距离w的平行P型N型板电容器xpxεsε0SnC=TWP型N型多数载流子流入/流出，能跟上变化：器件随交xpxn流信号准静态变化7RuHuang,IME,PKU势垒电容与传统平行板电容的区别•平行板电容器：电容不随电压V变化•PN结势垒电容是偏压V的函数εεSs0C=TW单边突变结：如果轻掺杂一边（x>0）杂质浓度分布：e.g.,m＝0，突变结8RuHuang,IME,PKU变容管：电压可变调制、压控振荡器等关键参数：给定电压范围内的电容比：TR如果设计TR大的二极管？9RuHua
4、ng,IME,PKU∑反偏偏置下，电导很小∑二极管准静态响应交流信号：交流电导等于微分直流电导∑理想情况下：G趋于0∑产生－复合电流占主导，会有寄生电导10RuHuang,IME,PKU∑正向偏置?耗尽区边界移动类似反偏情况，存在势垒电容?会出现交流信号引起的少数载流子电荷涨落：扩散电容?扩散电导11RuHuang,IME,PKU扩散电容∑正偏情况下，N区和P区扩散长度范围内出现非平衡少数载流子的积累∑电压增大，注入的非平衡载流子增加，N区扩散长度内非平衡空穴增大；同样对于P区非平衡电子：出现少数载流子的
5、涨落∑扩散电容：扩散区中电荷数量随外加电压变化而变化产生的电容效应12RuHuang,IME,PKU13RuHuang,IME,PKU某一偏置电压点斜率少数载流子是否能够跟上信号的变化？扩散电容、扩散电导的频率相关性详细推导：从交流情况下的少子扩散方程出发14RuHuang,IME,PKU∑反偏情况下：PN结等效为一个电容，电导很小∑正偏情况下：扩散电容、扩散电导、势垒电容小信号等效电路模型：与电路设计的接口15RuHuang,IME,PKU∑PN结的结构∑工作原理?平衡情况?非平衡情况∑PN结静电变量的
6、定量描述：二极管和其他器件建模的基础?平衡?非平衡?线性缓变结（自学）∑PN结二极管电流－电压特性的定量描述∑PN结二极管的击穿∑PN结二极管的小信号特性∑PN结二极管的瞬态响应∑基本电路应用16RuHuang,IME,PKU∑PN结二极管的瞬态响应、开关响应?开关：用电流脉冲或电压脉冲将二极管开到关，或关到开?关键：开关转换过程中的速度V多子迅速再on分布，缩小导通Von耗尽区宽度关断VR17RuHuang,IME,PKU速度主要受限于关断过程t:存储延迟时间:主s要因素t:恢复时间r18RuHuang
7、,IME,PKU过剩少数载流子的消除•复合•净载流子漂移:电子流回N区；空穴流回P区单位时间内移走的少子数量受开关电路的限制反向电流19RuHuang,IME,PKU更精确的解20RuHuang,IME,PKU∑PN结的结构∑工作原理?平衡情况?非平衡情况∑PN结静电变量的定量描述：二极管和其他器件建模的基础?平衡?非平衡?线性缓变结（自学）∑PN结二极管电流－电压特性的定量描述∑PN结二极管的击穿∑PN结二极管的小信号特性∑PN结二极管的瞬态响应∑基本电路应用21RuHuang,IME,PKUPN结的I
8、-V特性利用PN结的特点©整流、稳压©嵌位、限幅、….©光电转换器件©太阳电池、光电探测、发光二极管22RuHuang,IME,PKU整流交流变直流二极管截止时，电容放电，RC延时大，电阻上电压缓慢下降，直到下一个正信号23RuHuang,IME,PKU稳压设计R，使二极管工作于击穿区Vi和负载电阻的变化不会引起输出电压太大的变化24RuHuang,IME,PKU∑应用?可变电容器?肖特基二极管?发光二极管?光电二极管?太阳能
