微电子器件(2-2)及答案.ppt

以 P+N 结为例，当外加正向电压且 V kT/q 时， 当 V 比较小时，以 Jr 为主； 当 V 比较大时，以 Jd 为主。 EG 越大，则过渡电压值就越高。 对于硅 PN 结，当 V 0.3V 时，以 Jr 为主；当 V 0.45V 时，以 Jd 为主。 3、扩散电流与势垒区产生复合电流的比较 在 ln I ~V 特性曲线中，当以 Jr 为主时， 当以 Jd 为主时， 斜率 = q/2kT . 斜率 = q/kT . 外加反向电压且 |V| kT/q 时，两种反向电流的比值为 当温度较低时，以 Jg 为主， 当温度较高时，以 Jd 为主， EG 越大，则由以 Jg 为主过渡到以 Jd 为主的温度就越高。 在常用的正向电压和温度范围内，PN 结的正向电流以扩散电流 Jd 为主。这时正向电流可表示为 2.2.5 正向导通电压 V(V) I (mA) 0.2 0.4 0.6 2 4 6 0 0.8 硅 锗 由于反向饱和电流 I0 的值极小，当正向电压较低时，正向电流很小，PN 结似乎未导通。只有当正向电压达到一定值时，才出现明显的正向电流。将正向电流达到某规定值（例如几百微安到几毫安）时的正向电压称为 正向导通电压，记作 VF 。 V(V) I (mA) 0.2 0.4 0.6 2 4 6 0 0.8 硅 锗 影响正向导通电压 VF 的因素 I0 = AJ0 越大，VF 就越小，因此， EG↑，则 I0↓，VF↑； NA 、ND↑，则 I0↓，VF↑，主要取决于低掺杂一侧的杂质浓度； T ↑， 则 I0↑，VF↓，因此 VF 具有负温系数。 对 VF 影响最大的因素是 EG 。 锗 PN 结的 VF 约为 0.25 V ， 硅 PN 结的 VF 约为 0.7 V 。 2.2.6 薄基区二极管 本小节的结果在第 3 章中有重要用途。 前面讨论少子浓度的边界条件时曾假设 中性区长度远大于少子扩散长度。 P N 那时中性区外侧的非平衡少子浓度的边界条件是 薄基区二极管 是指，PN 结的某一个或两个 中性区的长度小于少子扩散长度 。 P N WB 0 这时其扩散电流 Jd 会因为少子浓度的边界条件不同而有所不同。但势垒区产生复合电流 Jgr 的表达式无任何变化。 上图 N 型中性区内的非平衡少子浓度边界条件为 利用上述边界条件，求解扩散方程得到的 N 区中的非平衡少子分布 ?pn(x) 为 式中， 上式实际上可以适用于任意 WB 值。当 WB → ∞ 时，上式近似为 对于薄基区二极管，WB Lp ，利用近似公式 ， ( |u| 1 时) ，得 上式对正、反向电压都适用。类似地可得 P 区中的非平衡少子分布 ?np(x) 的表达式。薄基区二极管中的少子分布图为 当 WB Lp 时的空穴扩散电流密度为 与厚基区二极管的扩散电流密度公式相比较，差别仅在于分别用 WB 、WE 来代替 Lp 、Ln 。 当 WE Ln 时的电子扩散电流密度为 第 2 章第 1 次习题 3、4、6、7、8、20 思考题：1、2、9、13、16、17、18 部分物理常数 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。 2.2 PN 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 平衡 PN 结的能带图 N 区 P 区 面积为 Vbi 2.2.1 外加电压时载流子的运动情况 外加正向电压 V 后，xd 与 减小，PN 结的势垒高度由 qVbi 降为 q(Vbi -V ) 。 P N x 0 平衡时 外加正向电压时 外加电场 内建电场 面积为 Vbi-V 势垒高度降低后不能再阻止 N 区电子向 P 区的扩散 及 P 区空穴向 N 区的扩散，于是形成正向电流 。由于正向电流的电荷来源是多子，所以正向电流很大。 V P 区 N 区 0 正向电流密度由三部分组成： 1、空穴扩