晶体管原理第二章.ppt

对于突变结，可见，禁带宽度EG越大，则击穿电压VB越高；约化杂质浓度N0越低，VB越高。对于单边突变结，N0就是低掺杂一侧的杂质浓度，因此击穿电压也取决于低掺杂一侧，该侧的杂质浓度越低，则VB越高。第30页,共45页，星期六，2024年，5月对于线性缓变结，第31页,共45页，星期六，2024年，5月结面曲率半径的影响由扩散工艺所形成的PN结，在结面的四周和四角会形成柱面与球面。结深xj越小，曲率半径就越小，电场就越集中，击穿电压VB也就越低，且多发生在表面而不是体内。第32页,共45页，星期六，2024年，5月2.4.2齐纳击穿隧道效应：由于电子具有波动性，可以有一定的几率穿过势垒。势垒越薄，隧道效应就越明显。由于存在隧道效应，使价带中不具有EG能量的A点电子可有一定的几率穿过隧道到达导带中的B点，从而进入N区形成反向电流。电子能量电子动能x第33页,共45页，星期六，2024年，5月随着反向电压的提高，增大，隧道长度d缩短，使反向电流增大。当反向电压增大到使达到临界值时，d变的足够小，使反向电流急剧增大，这种现象就称为齐纳击穿，或隧道击穿。硅和锗PN结的齐纳击穿临界电场分别为1200kV/cm和200kV/cm。第34页,共45页，星期六，2024年，5月反向电压V↑→功率PC=VI0↑→结温Tj↑→I0↑当Tj不受控制的不断上升时，将导致PN结的烧毁，这就是热击穿。热击穿是破坏性的，不可逆的。2.4.3热击穿式中V为反向电压，Tj为PN结的结温。第35页,共45页，星期六，2024年，5月半导体材料的禁带宽度EG越大，则I0越小，热稳定性就越好，因此硅PN结的热稳定性优于锗PN结。由于PN结的反向电流I0极小，所以功率损耗PC也极小，一般并不容易发生热击穿。实际上热击穿往往发生在已经出现电击穿，因而反向电流比较大的情况下。或者发生在正向时，因为正向电流不但很大，而且也有正的温度系数。第36页,共45页，星期六，2024年，5月势垒电容CT2.5PN结的势垒电容PN结电容扩散电容CD第37页,共45页，星期六，2024年，5月2.5.1势垒电容的定义当外加电压有(-?V)的变化时，势垒区宽度发生变化，使势垒区中的空间电荷也发生相应的?Q的变化，如下图。P区N区PN结势垒微分电容CT的定义为简称为势垒电容。（2-126）第38页,共45页，星期六，2024年，5月势垒电容CT可以表示为（2-127）第39页,共45页，星期六，2024年，5月2.5.2突变结的势垒电容于是可得：式中，（2-130）根据势垒电容的定义，第40页,共45页，星期六，2024年，5月2.5.3线性缓变结的势垒电容当外加较大反向电压时，第41页,共45页，星期六，2024年，5月2.6扩散电容第42页,共45页，星期六，2024年，5月对于P+N单边突变结，可见CD也是取决于低掺杂一侧的杂质浓度。N区：（同时产生）扩散电容的物理意义P区：（同时产生）P区N区第43页,共45页，星期六，2024年，5月势垒电容与扩散电容的比较势垒区中电离杂质电荷随外加电压的变化率；正负电荷在空间上是分离的；与直流偏压成幂函数关系；正偏反偏下均存在，可作电容器使用；要使CT↓，A↓，xd↑（N↓,反偏↑）。中性区中非平衡载流子电荷随外加电压的变化率；正负电荷在空间上是重叠的；与直流电流成线性关系，与直流偏压成指数关系；只存在于正偏下；要使CD↓，应使IF↓（A↓，正偏↓），?↓。第44页,共45页，星期六，2024年，5月2.6.3二极管的交流小信号等效电路第45页,共45页，星期六，2024年，5月