晶体管原理课件 电子科大版.ppt

《晶体管原理课件 电子科大版.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、PN结在正向电压下电流很大，在反向电压下电流很小，这说明PN结具有单向导电性，可作为二极管使用。2.2PN结的直流电流电压方程PN结二极管的直流电流电压特性曲线，及二极管在电路中的符号为图2.11PN结的伏安特性曲线图二极管的电流和电压的关系不遵从欧姆定率本节主要讨论：1、中性区与耗尽区边界处的少子浓度与外加电压的关系。这称为“结定律”，并将被用做求解扩散方程的边界条件。2、PN结耗尽区两侧中性区内的少子浓度分布。3、PN结的直流电流电压方程。面积为Vbi2.2.1外加电压时载流子的运动情况外加正向电压V后，PN结势垒高度

2、由qVbi降为q(Vbi-V)，xd与减小，使扩散电流大于漂移电流，形成正向电流。由于正向电流的电荷来源是N区电子和P区空穴，它们都是多子，所以正向电流很大。PNx0平衡时外加正向电压时外加电场内建电场面积为Vbi-V势垒区中电场的减小,打破了漂移作用和扩散作用之间原来的平衡,使载流子的漂移作用减少,扩散作用占据优势当外加正向电势使势垒高度降为q(Vbi-V)后，就无法再阻止载流子的扩散，于是就有电子从Ｎ区扩散到Ｐ区，有空穴从Ｐ区扩散到Ｎ区，从而构成了流过PN结的正向电流正向电流密度由三部分组成：1、空穴扩散电流密度Jd

3、p(在N区中推导）当Ｐ区空穴运动到势垒区边缘时，可以通过扩散穿过势垒区而进入Ｎ区，成为注入到Ｎ区的少子注入到Ｎ区的空穴不断扩散，同时不断与多子（电子）复合。为了维持电流的连续性，与空穴复合而消失的电子将由外电路补充。注入到Ｎ区的空穴流转变成Ｎ区的电子流。2、电子扩散电流密度Jdn(在P区中推导）当电子由Ｎ注入到Ｐ区时，电子在Ｐ区的扩散过程不断与Ｐ区多子（空穴）复合。为了维持电流的连续性，消失的空穴将由外电路补充。注入到Ｐ区的电子流转变成Ｐ区的空穴流。3、势垒区复合电流密度Jr(在势垒区中推导）由Ｐ区进入势垒区

4、的空穴与Ｎ区进入势垒区的电子，其中有一部分在势垒区中发生复合，而不流入另一区中，由此形成势垒区复合电流VP区N区0正向电流密度由三部分组成：1、空穴扩散电流密度Jdp(在N区中推导）2、电子扩散电流密度Jdn(在P区中推导）3、势垒区复合电流密度Jr(在势垒区中推导）外加反向电压V(V<0)后，PN结的势垒高度由qVbi增高到q(Vbi-V)，xd与都增大。PNx0平衡时外加反向电压时外加电场内建电场面积为Vbi-V面积为Vbi多子面临的势垒提高了，难以扩散到对方区域中去了，但少子面临的势阱反向更深了，所以更容易被反向电场

5、拉入对方区域，从而形成反向电流。由于反向电流的电荷来源是少子，所以反向电流很小。反向电流密度也由三部分组成：1、空穴扩散电流密度Jdp势垒区边缘上Ｎ区的少子空穴，被势垒区中的强大电场拉向Ｐ区。这些空穴是在Ｎ区内由热激发产生的，在每对电子-空穴对中，空穴向势垒区方向运动，电子就向电极方向运动。从而维持电流的连续性。电子在Ｎ区是多子，仅需微弱的电场就可生成一定的电子漂移电流。2、电子扩散电流密度Jdn与上述情形类似，在Ｐ区，由热激发产生的，电子-空穴对，电子向势垒区方向扩散，后被势垒区中的强大电场拉入Ｎ区，空穴就向电极

6、方向运动。3、势垒区复合电流密度Jg在势垒区中，由复合中心热激发产生电子-空穴对，电子被拉向Ｎ区，空穴被拉向Ｐ区，由此形成势垒区复合电流VP区N区0反向电流密度也由三部分组成：1、空穴扩散电流密度Jdp2、电子扩散电流密度Jdn3、势垒区产生电流密度Jg（Jg与Jr可统称为Jgr)外加电压V后，从而得：2.2.2势垒区两旁载流子浓度的玻尔兹曼分布xn处的空穴浓度可表为根据平衡PN结内建电势Vbi的表达式以上两式说明：当PN结有外加电压V时，中性区与耗尽区边界处的少子浓度等于平衡时的少子浓度乘以exp(qV/kT)。以上两

7、式常被称为“结定律”，对正、反向电压均适用。但在正向时只适用于小注入。因此在xn处，即在N型区与耗尽区的边界处，同理，在–xp处，即在P型区与耗尽区的边界处，（2-44）（2-45）以Ｎ区与势垒区边界上的少子浓度pn为例:平衡时(V=0):pn=pn0外加正向电压(V>0)时,pn>pn0;且电压每增加kT/q(室温下约为26mV),pn扩大e倍外加反向电压(V＜0)时,pn＜pn0;当电压绝对值

8、V

9、>>kT/q时，pn=0;这时边界上的少子浓度几乎不随外加反向电压的变化而变化2.2.3扩散电流本小节的思路是：先确定少子

10、浓度的边界条件；结合边界条件求解少子扩散方程，得到中性区内的非平衡少子浓度分布；将求得的少子浓度分布代入略去漂移电流的少子电流密度方程，即可得到少子扩散电流密度Jdp与Jdn。假设中性区的长度远大于少子扩散长度，则根据结定律可得少子浓度的边界条件为或对于非平衡少子，其边界条件为1、少子浓度的边界条件外加