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文檔簡介
1PN結——單向導電特性2
PN結——伏安特性3PN結——電容特性PN結及晶體二極管的特性
PN結的形成2.2PN結和晶體管VDI反向特性正向特性擊穿特性PN結伏安特性:電流隨電壓變化的非線性電阻特性伏庫特性:電容隨電壓變化的非線性電容特性
當外加電壓發生變化時,空間電荷的寬度要相應地隨之改變,即存儲的電荷量要隨之變化,如同電容充放電。二極管的兩極之間有電容,它由兩部分組成:
3PN結——電容特性勢壘電容CB
擴散電容CD平行板電容——平行板寬度是一定的PN結電容——空間電荷的寬度隨外加電壓要相應地隨之改變A勢壘電容CBUPN++++++++空間電荷層a.當PN結正向偏置電壓升高時PN結變窄空間電荷層中的電荷量減少U+U(U>0)PN++++空間電荷不能移動,空間電荷的減少是由于電子和空穴中和空間電荷層中的帶電離子。正向偏置電壓升高——部分電子和空穴“存入”空間電荷區b.當PN結正向偏置電壓降低時PN結變寬空間電荷層中的電荷量增大U-U(U>0)PN++++++++++++反向偏置電壓升高——部分電子和空穴從空間電荷區“取出”勢壘電容CBPN結交界處兩端電壓改變時,會引起積累在PN結的空間電荷濃度發生改變,這類似于電容的充放電現象,從而顯示出PN結的電容效應,稱為勢壘電容。勢壘電容的充電過程:結論:正偏V加大→空間電荷區變窄→極板距離減小→CB↑反偏V加大→空間電荷區變寬→極板距離增大→CB↓PN++++++++++++B擴散電容CD非平衡少子的積累PN++++............................................
擴散區的電荷量隨外電壓的變化而產生的電容效應。
PN結正偏時,由N區擴散到P區的電子(非平衡少子),堆積在P區內緊靠PN結的附近,到遠離交界面處,形成一定的濃度梯度分布曲線。電壓增大,正向(擴散)電流增大。
PN結正偏時,由N區擴散到P區的電子(非平衡少子),堆積在P區內緊靠PN結的附近,到遠離交界面處,形成一定的濃度梯度分布曲線。電壓增大,正向(擴散)電流增大。擴散電容示意圖△U變化時,P區積累的非平衡少子濃度分布圖ΔU>03ΔU=0ΔU<021x電子濃度321PN++++............................................PN結正向偏置電壓越高,積累的非平衡少子越多。這種電容效應用擴散電容CD表征。PN++++............................................小結:Cj
=CD+CB
PN結的結電容Cj當PN結正偏時:當PN結反偏時:勢壘電容和擴散電容均是非線性電容。變容二極管的符號及C-U特性曲線符號20240608010004681012uDCC-U特性曲線變容二極管及其應用示例諧振頻率:式中高頻放大器LC1DCR+––+V+UDu12.2.3金屬與半導體的接觸(1)金屬和半導體的功函數(EF)mEoWm金屬中的電子勢井Eo
表示真空中靜止電子能量。金屬功函數定義:Wm=Eo-(EF)mWm:表示一個起始能量等于費米能級的電子,由金屬內部逸出到真空中所需要的最小能量。其大小表示電子在金屬中束縛的強弱,并與表面狀態有關。半導體的功函數:為電子的親和能,它表示要使半導體導帶底部的電子逸出體外所需要的最小能量。半導體的功函數:
Ws=Eo-(EF)s(EF)sEvEcsWsEo(2)整流接觸SWmWS(EF)m(EF)snmEo
Wm>
Ws
接觸前(EF)s高于(EF)m,(EF)s-(EF)m=Wm-Ws半導體的電勢高于金屬電勢→能帶靠近金屬一側向上彎曲
接觸后n半導體EF----金屬空間電荷區Wm-SWm-WS=qVD(EF)s高于(EF)m→
半導體中電子向金屬流動→金屬(-)半導體(+)→(EF)s和(EF)m統一接觸性電勢差VD=(Wm–WS)/q金屬—半導體接觸:能帶向上彎曲,形成表面勢壘,是高阻區域,稱n型阻擋層處于平衡態的阻擋層中沒有凈電流通過。
Wm>
Wsn型阻擋層n半導體EF----金屬空間電荷區Wm-SWm-WS=qVDWm<WsN型反阻擋層(很薄)S-WmWS-WmEFn半導體金屬V=0整流理論(阻擋層):n正向偏置:金屬(+)半導體(-
)→電子容易由半導體流入金屬N逆向偏置:金屬(-)半導體(+)→電子從半導體流入金屬困難正向偏置下,由金屬流向半導體的電子電流一定;因電位降低而增加,由半導體流向金屬的電子電流因電位降低而增加。故有金屬→半導體電流。逆向偏置下,由金屬流向半導體的電子電流一定;半導體流向金屬的電子電流因電位增加而降低,故有半導體→金屬反向電流(恒定)。+-VDI反向特性正向特性金屬半導體接觸I-U特性類似于pn結的伏安特性肖特基二極管利用金屬—半導體整流接觸特性制成的二極管稱為肖特基二極管。不同:1反向電流產生機制不同:肖特基二極管為多數載流子工作pn接面二極管為少數載流子工作
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