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文档简介
当
PN
结的外加电压为时,
2.6.1交流小信号下的扩散电流
则
PN
结的扩散电流也具有如下形式2.6PN
结的交流小信号特性与扩散电容ω
为角频率,式中,V0为直流电压,V0>>kT/q
V1为迭加在直流偏压上的交流小信号电压振幅,V1<<kT/q
求扩散电容
CD的思路
对于给定的
V1
,求出与之相应的
I1
,可得到
PN
结的交流小信号导纳,Y
的实部为
PN
结小信号电导
gD
,
Y
的虚部中即包含了
PN
结的扩散电容
CD
,即上式中,由于,可利用近似公式得:
以
N
区中的空穴扩散电流为例,取
N
区与势垒区的边界为坐标原点,由结定律可得边界(x=0)处的少子浓度为即x=0处的少子浓度由直流分量和交流小信号分量组成,并可得到x
=0处少子浓度直流分量和交流小信号分量的边界条件分别为
在ω
不太高的情况下,可以假设在
N
区内任意位置
x
处,pn(x,t)也由直流分量和交流小信号分量组成,即
将此pn(x,t)代入空穴扩散方程并将方程分拆成不含和含的两个方程,即
解第一个方程可得到p0(x),代入空穴电流密度方程中,可得到空穴扩散电流密度中的直流分量,即前面已求得的
Jdp
同理,电子扩散电流密度中的直流分量为,
于是可得
PN
结正向扩散电流中的
直流分量
为
解第二个扩散方程结合少子浓度交流小信号分量的边界条件,得到p1(x),代入空穴电流密度方程,得到空穴扩散电流密度的交流分量,
同理,电子扩散电流密度的交流分量为
于是可得
PN
结正向扩散电流中的
交流分量
为式中,PN
结的
小信号交流导纳
为
在的情况下,由近似公式,得式中,
2.6.2交流导纳与扩散电容
,就是
PN
结的
扩散电容。
由上式可见,CD与正向直流偏流成正比,即
,为PN
结的
直流增量电导,
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↓,应使
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↓),
↓。
图中
gl
为
漏电导,取决于
PN
结的加工质量与清洁程度,rs为
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