1、晶體管原理（pn結部分）-作業答案1、 (1)如果PN結的N區長度遠大于, P區長度為, 而且P區引出端處少數載流子電子的邊界濃度一直保持為0,請采用理想模型推導該PN結電流-電壓關系式的表達形式(采用雙曲函數表示)(2)若P區長度遠小于,該PN結電流-電壓關系式的表達形式將簡化為什么形式?(3)推導流過上述PN結的總電流中和這兩個電流分量之比的表達式?(4)如果希望提高比值, 應該如何調整摻雜濃度和的大小?解: （兩個區域可以分別采用兩個坐標系，將坐標原點分別位于勢壘區兩個邊界處，可以大大簡化推導過程中的表達式）(1)分析的總體思路為: 再分別解N,P區少子連續性方程,求出和.a)在穩態時,

2、在N區內部,少子空穴的連續性方程為:小注入時,項可以略去,故解此方程得通解為:其中,擴散長度.邊界條件為: 時,; 時,由邊界條件求出系數可得解的結果為: (1.1)b)同理,在N區少子空穴的連續性方程的通解為:其中,擴散長度.邊界條件為(以結區與P區的界面處作為坐標原點, 以從結區向P區的方向作為正方向): 時, ; 時,;由邊界條件求出系數A,B可得解的結果為: (1.2) (1.3)綜合a,b. 有：(2)由于,所以有:和 , 于是, (1.2)式可簡化為: (1.4)于是,由(1.1)式和(1.4)式得: (3)由(1.4)式和(1.1)式可得:由于,. 且, .于是:(4) 可以通過

3、增大或減小或減小或增大來提高比值.2、A step pn junction diode is made in silicon with the n side having and the p side having a net doping of . Please estimate the ratio of the generation current to the diffusion current under the reverse bias of 5V.It is known that, for the minority carrier, , , .SolutionThe built-i

4、n potential barrier is determined asSo the space charge width is determined asSo that (2.1)The ideal reverse saturation current density is given bywhich may be rewritten asSubstituting the parameters, we obtain (2.2)With equation(2.1) and equation(2.2), we can obtain3 已知描述二極管直流特性的三個電流參數是A、A、0.1A。請采用

5、半對數坐標紙，繪制正偏情況下理想模型電流，勢壘區復合電流和特大注入電流這三種電流表達式的IV曲線，并在此基礎上繪制實際二極管電流隨電壓變化的曲線。（提示：特大注入條件下，其中） 解：理想PN結模型電流電壓方程：；A。正偏時勢壘區復合電流：；A。大注入電流：；0.1A。4、A one-sided step junction diode with Na = has a junction area of 100.It is known that, for the minority carrier, .(1) Please compare the junction capacitance and th

6、e diffusion capacitance under reverse bias ();(2) Compare the junction capacitance and the diffusion capacitance under forward bias ();解：(1)在反偏電壓的情況下，對于單邊突變結（）的勢壘電容有：其中：為介電常數，為自建電勢，為輕摻雜一側的雜質濃度，S為結面積； ， ； ，所以：單位面積的勢壘電容 勢壘電容 在電壓反偏情況下，對于單邊突變結（）的擴散電容有：= 其中： ，由于 ，單位面積的擴散電容： 擴散電容 答案應該是10-25F。（2）在正偏電壓的情況下，

7、由于勢壘區很窄，耗盡近似不再成立，一般近似認為此時的單位面積的勢壘電容為零偏壓時的單位面積的勢壘電容的四倍，即： 因此：對于單邊突變結（）的勢壘電容有：=其中：為介電常數，為自建電勢，為輕摻雜一側的雜質濃度； ； ，所以：單位面積的勢壘電容 勢壘電容 在電壓正偏情況下，對于單邊突變結（）的擴散電容有：= 其中： ，由于 ，單位面積的擴散電容 擴散電容 5、已知300K的PN結的，正向直流偏置為；（1）計算小信號電導g；（2）若在直流偏置的基礎上，電壓的增益為1mv、5mv、10mv、26mv，請分別采用下面兩種方法，計算電流的變化量，并且根據計算的結果說明“小信號”的條件。方法一：采用小信號電導公式；方法二：直接采用計算電流增益的表達式： 解：（1）根據小信號電導的定義有： 由于： -（a）令 對（a）求導有： -（b）將數據常溫下的代入公式（b），有：（2）方法一：對于g = ，有：當時， A當時， 當時， A當時，