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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢您,3,。电流,-,电压特征,理想情况,(,肖克莱方程,),理想电流电压特征,1),突变耗尽近似,边界外电中性,2),波耳兹曼近似,3),小注入假设,4),耗尽层内无产生和复合电流,W,1,P,N,I,V,W,E,E,W,2,P,N,I,V,W,E,E,正偏,反偏,第1页,1,正向和反向偏置下能带图、电势分布和载流子浓度分布,第2页,2,热平衡时,波耳兹曼关系,:,本征能级电势,费米能级电势,热平衡时,第3页,3,外加电压,结两侧少数载流子密度改变,电子和空穴准费米能级,正向偏置,反向偏置,第4页,4,依据电流密度方程,:,同理,:,电子和空穴电流密度正比于各自准费米能级梯度,热平衡状态,:,第5页,5,正向和反向偏置下能带图、电势分布。,第6页,6,结上静电势差：,P,型一侧耗尽区边界,x=-x,p,电子浓度,:,n,型一侧耗尽区边界,x=x,n,空穴浓度,:,理想电流电压方程最主要边界条件。,PN,结边界处非平衡少数载流子浓度,:,正向偏压时,边界少数载流子浓度比平衡时要大,反向偏压时要小,.,第7页,7,正向和反向偏置下能带图和载流子浓度分布,第8页,8,依据连续性方程，静态时,对,N,区,:,净复合率,利用电中性（,n,n,-n,n0,)(p,n,-p,n0,),，结合爱因斯坦关系：,乘以,p,p,n,乘以,n,n,n,+,第9页,9,其中：,小注入假设：,n,型区,比较,第10页,10,无电场中性区,深入简化：,x=x,n,:,边界条件,:,x=-x,p,:,同理,第11页,11,正向偏置状态,:,载流子分布和电流密度分布,第12页,12,反向偏置状态,:,载流子分布和电流密度分布,第13页,13,总电流：,肖克莱方程，,理想二极管定律,理想电流,-,电压特征,(a),线性坐标，,(b),半对数坐标,第14页,14,温度对饱和电流密度影响,:,p,+,-n,单边突变结,:,施主浓度,N,D,都与温度相关,与指数项相比,前面一项与温度关系并不主要,.,反向,|J,R,|J,S,电流按照 关系随温度增加,;,正向,电流大致按 改变,.,第15页,15,3,。电流,-,电压特征,产生,-,复合过程,表面效应,表面离子电荷,耗尽层内载流子,产生和复合,大注入,串联电阻效应,大反向电场，结击穿,偏离理想情形,反向偏置下,耗尽区主要复合,-,产生过程,载流子发射过程,产生与复合过程对电流,-,电压特征影响,:,正向偏置下,耗尽区主要复合,-,产生过程,载流子俘获过程,产生,-,复合速率,第16页,16,电子,-,空穴正确产生率：,有效寿命,p,n,n,i,n,n,3kT/q,时，有：,总正向电流：,试验结果普通可用经验公式：,复合电流占优势：,n=2,，扩散电流占优势：,n=1,两种电流相当：,1n2.,复合电流：,理想系数,第22页,22,实际,Si,二极管电流,-,电压特征,产生,-,复合电流区,扩散电流区,大注入区,串联电阻效应,产生,=,复合与表面效应等引发反向漏电流,第23页,23,正向偏置，大电流密度,少数载流子密度与多数载流子密度能够比拟，,在注入区产生电场和载流子漂移运动。,3,。电流,-,电压特征,大注入条件,p,+,-n,结,正向大注入效应,P,区,n,区,载流子密度,X=0,n(x),p(x),E,X=x,第24页,24,必须同时考虑电子和空穴漂移和扩散电流分量。,空穴电流密度：,此区间电子电流密度：,能够求出漂移电场：,大注入使扩散系数加倍,第25页,25,N,区有电场，则结区以外区域产生压降，使得加在结上电压降低。,结区压降,N,区压降,大注入时，结上压降与外电压和,n,区少子浓度相关。,第26页,26,因为在结区以外压降，大注入使电流,-,电压关系改变，由原来,exp(qV/kT),，变成,exp(qV/2kT),第27页,27,工作在不一样电流密度下,Si p,+,-n,结载流子浓度，本征费米能级，准费米能级,电流密度,:10A/cm,2,10,3,A/cm2 10,4,A/cm2,p,+,-n,结,第28页,28,在大注入时，还要考虑与,准中性区,和,欧姆接触,电阻相联络串联电阻效应,为降低,PN,结体电阻，采取外延方法,可大大降低串联电阻效应,.,串联电阻效应,串联电阻使得中性区上压降,IR,降低了耗尽区偏压,.,理想电流降低一个因子，使电流随电压上升而变慢。当电流足够大时，外加电压增加主要降在串联电阻上，电流,-,电压近似线性关系。,第29页,29,4,。扩散电容,反向偏置,耗尽层电容占据了结电容大部分，,正向偏置,中性区少数载流子密度再分布对结电容有贡献,-,扩散电容,。,正向偏置,+,一小交流信号：,总电压：,总电流：,电压和电流密度小信号振幅,可得到耗尽区边界电子和空穴密度随时间改变。,将总电压代入以下方程,第30页,30,耗尽区边界空穴密度小信号交流分量：,若,V,1,L,P,，可得到,N,型中性区空穴交流分量：,x=x,n,处，空穴电流密度：,第33页,33,总交流电流密度：,交流导纳：,x=-x,p,处，电子电流密度：,第34页,34,频率比较低 ：,(,p,n,1),扩散电导：,低频扩散电容：,归一化扩散电导和扩散电容与,关系。,第35页,35,
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