第七章 PN結(jié)的小信號導納.

1、第七章第七章 pn結(jié)二極管：小信號導納結(jié)二極管：小信號導納二極管的小信號響應特性：直流（二極管的小信號響應特性：直流（VA）偏置下，加）偏置下，加一正弦電壓一正弦電壓va，流過二極管的電流，流過二極管的電流I+i定義小信號導納：定義小信號導納：Y=i/va 表征二極管的交流響應表征二極管的交流響應也可用等效電路來描述小信號響應特性也可用等效電路來描述小信號響應特性勢壘電容勢壘電容C j：形成空間電荷區(qū)的電荷隨外加電壓變化：形成空間電荷區(qū)的電荷隨外加電壓變化擴散電容擴散電容Cd：p-n結(jié)兩邊擴散區(qū)中，當加正向偏壓時，結(jié)兩邊擴散區(qū)中，當加正向偏壓時， 有少子的注入，并積累電荷，它也隨外有少子的注入

2、，并積累電荷，它也隨外 電壓而變化電壓而變化.擴散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電擴散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電 壓的變化所產(chǎn)生的電容效應。壓的變化所產(chǎn)生的電容效應。pn結(jié)的電容結(jié)的電容pn結(jié)二極管的小信號等效電路結(jié)二極管的小信號等效電路小信號導納n等效電阻等效電阻r, 等效電容等效電容C，容抗，容抗nr與與C并聯(lián)，并聯(lián)，n總電阻總電阻n導納：導納：CjGRY1CjGCjrR11Cj17.2 反向偏置結(jié)電壓反向偏置結(jié)電壓n當反向偏置時，當反向偏置時，pn結(jié)二極管在功能上等效為一個結(jié)二極管在功能上等效為一個電容。電容。IC電路中的電路中的“電容電容”實際上就是反向偏置實際上就是反向偏置二極管。但反向偏置的二極管的

3、電容隨反向偏壓二極管。但反向偏置的二極管的電容隨反向偏壓的升高而單調(diào)下降。的升高而單調(diào)下降。1反向偏置的電容反向偏置的電容交流信號迭加在直流偏壓上，結(jié)交流信號迭加在直流偏壓上，結(jié)上的總壓降為上的總壓降為VA+va。Va0, 使反偏電壓降低，使反偏電壓降低，W減減 小，兩邊電荷密度減小小，兩邊電荷密度減小VaNA=NB 或p+n:NAND=NB, 則勢壘電容勢壘電容（1）與低濃度一邊的摻雜濃度成正比）與低濃度一邊的摻雜濃度成正比 （2）與（）與（Vbi-V）1/2成反比?？芍谱髯?nèi)萜鞒煞幢?。可制作變?nèi)萜?件，利用外加電壓的改變而調(diào)節(jié)勢壘電容件，利用外加電壓的改變而調(diào)節(jié)勢壘電容 主要用于電子調(diào)頻、

4、調(diào)諧器。主要用于電子調(diào)頻、調(diào)諧器。WAKCsj02、C-V關(guān)系關(guān)系n一邊重摻雜，另一邊輕摻雜，且滿足 NB(x)=bxm (x0)單邊線性緩變結(jié)非對稱突變結(jié)超突變結(jié)210)()2(mAbisVVqbKmW令VA=0時的電容為則有：用上述關(guān)系描述的pn結(jié)二極管稱為變?nèi)荻O管?？捎糜趨?shù)放大，諧波發(fā)生、混頻、檢波等。（1）（2）3反向偏置電導n二極管能準靜態(tài)地響應一個交流信號，電導AdVdIG 0)( 10000IIkTqkTqVeIkTqGeIIAkTqVA反向偏置I-V特性飽和時，I-I0，G00正偏勢壘電容正偏勢壘電容CJ：正向偏置時，多數(shù)載流子進入和離開穩(wěn)態(tài)耗盡層引起的結(jié)電容和反向偏置時一

5、樣。擴散電容擴散電容CD ：二極管正偏時在耗盡區(qū)邊界的準中性區(qū)內(nèi)引起少數(shù)載流子的積累。隨著正向偏壓的增加，少子的積累越來越明顯。在直流偏壓上，再加交流小信號，少數(shù)載流子就會在直流值附近張落，即va0, 少子積累增加，va0,少子積累減小。這將導致一個額外的電容，稱為擴散電容CD。7.3 正向偏置時的擴散導納) 1(kTeVSDaeII假設二極管外加直流正偏假設二極管外加直流正偏壓壓V0時的直流電流為時的直流電流為IDQDQIIDadDQkTeVSVVaDdeIkTdIdVrIkTeeIkTedVdIgDQDaa0擴散電阻擴散電阻少子的張落正偏時pn結(jié)的小信號等效電路n擴散導納：YD=GD+jC

6、7.3 正向偏置時的擴散導納7.3.2 導納關(guān)系式求出在VA+va的偏置下流過二極管的i,Y=i/va. 2120212001121121）（）（與化成實部和虛部PDPDDDpadiffDGCGGCjGYjGviY當正向偏置時，V 勢壘高度（Vbi-VA）， 寬度 CJ 反向偏置時，V 勢壘高度（Vbi-VA） ， 寬度 CJ 注解（1）CD與少子擴散長度，平衡時少子濃度 成正比 （2） CD隨外電壓增大而指數(shù)增大 （3）反向偏置時，因V為負值，且pn,np 近似為0（抽出），幾乎不隨外電壓變 化，所以CD非常小，可忽略不計。3。p-n結(jié)電容對p-n結(jié)特性的影響和利用n測量p-n結(jié)的電容，尤其是測量其C-V特性，可獲得有關(guān)p-n結(jié)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)