PN結(jié)-電容特性(借鑒幻燈)課件

1PN結(jié)——單向?qū)щ娞匦?

PN結(jié)——伏安特性3PN結(jié)——電容特性2.2.2PN結(jié)及晶體二極管的特性2.2.1

PN結(jié)的形成2.2PN結(jié)和晶體管1行業(yè)知識(shí)VDI反向特性正向特性擊穿特性PN結(jié)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2行業(yè)知識(shí)

當(dāng)外加電壓發(fā)生變化時(shí)，空間電荷的寬度要相應(yīng)地隨之改變，即存儲(chǔ)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(jié)——電容特性

勢壘電容CB

擴(kuò)散電容CD3行業(yè)知識(shí)平行板電容——平行板寬度是一定的PN結(jié)電容——空間電荷的寬度隨外加電壓要相應(yīng)地隨之改變4行業(yè)知識(shí)A勢壘電容CBUPN++++++++空間電荷層5行業(yè)知識(shí)a.

當(dāng)PN結(jié)正向偏置電壓升高時(shí)PN結(jié)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(dòng)，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(qū)6行業(yè)知識(shí)b.

當(dāng)PN結(jié)正向偏置電壓降低時(shí)PN結(jié)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(qū)“取出”7行業(yè)知識(shí)勢壘電容CBPN結(jié)交界處兩端電壓改變時(shí)，會(huì)引起積累在PN結(jié)的空間電荷濃度發(fā)生改變，這類似于電容的充放電現(xiàn)象，從而顯示出PN結(jié)的電容效應(yīng)，稱為勢壘電容。8行業(yè)知識(shí)勢壘電容的充電過程：結(jié)論：正偏V加大→空間電荷區(qū)變窄→極板距離減小→CB↑

反偏V加大→空間電荷區(qū)變寬→極板距離增大→CB↓PN++++++++++++9行業(yè)知識(shí)B擴(kuò)散電容CD非平衡少子的積累PN++++............................................

擴(kuò)散區(qū)的電荷量隨外電壓的變化而產(chǎn)生的電容效應(yīng)。

PN結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子（非平衡少子），堆積在P區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，到遠(yuǎn)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(kuò)散）電流增大。10行業(yè)知識(shí)

PN結(jié)正偏時(shí)，由N區(qū)擴(kuò)散到P區(qū)的電子（非平衡少子），堆積在P區(qū)內(nèi)緊靠PN結(jié)的附近，到遠(yuǎn)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(kuò)散）電流增大。擴(kuò)散電容示意圖11行業(yè)知識(shí)△U變化時(shí)，P區(qū)積累的非平衡少子濃度分布圖ΔU>03ΔU=0ΔU<021x電子濃度321PN++++............................................12行業(yè)知識(shí)PN結(jié)正向偏置電壓越高，積累的非平衡少子越多。這種電容效應(yīng)用擴(kuò)散電容CD表征。PN++++............................................13行業(yè)知識(shí)小結(jié)：Cj

=CD+CB

PN結(jié)的結(jié)電容Cj當(dāng)PN結(jié)正偏時(shí)：當(dāng)PN結(jié)反偏時(shí)：勢壘電容和擴(kuò)散電容均是非線性電容。14行業(yè)知識(shí)變?nèi)荻O管的符號(hào)及C-U特性曲線符號(hào)20240608010004681012uDCC-U特性曲線15行業(yè)知識(shí)變?nèi)荻O管及其應(yīng)用示例諧振頻率：式中高頻放大器LC1DCR+––+V+UDu116行業(yè)知識(shí)2.2.3金屬與半導(dǎo)體的接觸（1）金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù)(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(shù)定義：

Wm=Eo-(EF)mWm：表示一個(gè)起始能量等于費(fèi)米能級(jí)的電子，由金屬內(nèi)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(qiáng)弱，并與表面狀態(tài)有關(guān)。17行業(yè)知識(shí)半導(dǎo)體的功函數(shù)：為電子的親和能，它表示要使半導(dǎo)體導(dǎo)帶底部的電子逸出體外所需要的最小能量。半導(dǎo)體的功函數(shù)：

Ws=Eo-(EF)s(EF)sEvEc

sWsEo18行業(yè)知識(shí)（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-Ws19行業(yè)知識(shí)半導(dǎo)體的電勢高于金屬電勢→能帶靠近金屬一側(cè)向上彎曲

接觸后n半導(dǎo)體EF

－－－－金屬空間電荷區(qū)Wm-SWm-WS=qVD

(EF)s高于(EF)m→

半導(dǎo)體中電子向金屬流動(dòng)→金屬（-）半導(dǎo)體（+）→(EF)s和(EF)m統(tǒng)一接觸性電勢差VD=(Wm–WS)/q20行業(yè)知識(shí)金屬—半導(dǎo)體接觸：能帶向上彎曲，形成表面勢壘，是高阻區(qū)域，稱n型阻擋層處于平衡態(tài)的阻擋層中沒有凈電流通過。

Wm>

Wsn型阻擋層n半導(dǎo)體EF

－－－－金屬空間電荷區(qū)Wm-SWm-WS=qVD

21行業(yè)知識(shí)Wm<WsN型反阻擋層（很薄）

S-WmWS-Wm

EFn半導(dǎo)體金屬22行業(yè)知識(shí)V=023行業(yè)知識(shí)整流理論（阻擋層）：n正向偏置：金屬（+）半導(dǎo)體(-

)→電子容易由半導(dǎo)體流入金屬24行業(yè)知識(shí)N逆向偏置：金屬（-）半導(dǎo)體（+）→電子從半導(dǎo)體流入金屬困難25行業(yè)知識(shí)正向偏置下，由金屬流向半導(dǎo)體的電子電流一定；因電位降低而增加，由半導(dǎo)體流向金屬的電子電流因電位降低而增加。故有金屬→半導(dǎo)體電流。逆向偏置下，由金屬流向半導(dǎo)體的電子電流一定；半導(dǎo)體流向金屬的電子電流因電位增加而降低，故有半導(dǎo)體→金屬反向電流（恒定）。+－26行業(yè)知識(shí)VDI反向特性正向特性金屬半導(dǎo)體接觸I-U特性類似于pn結(jié)的伏安特性27行業(yè)知識(shí)肖特基二極管利用金屬—半導(dǎo)體整流接觸特性制成的二極管稱為肖特基二極管。28行業(yè)知識(shí)不同：1反向電流產(chǎn)生機(jī)制不同：肖特基二極管為多數(shù)載流子工作pn接面二極管為少數(shù)載流子工作結(jié)果：肖特基二極管的飽和電流要大得多，起