PN结-电容特性(借鉴幻灯)课件

1PN结——单向导电特性2

PN结——伏安特性3PN结——电容特性2.2.2PN结及晶体二极管的特性2.2.1

PN结的形成2.2PN结和晶体管1行业知识VDI反向特性正向特性击穿特性PN结伏安特性：电流随电压变化的非线性电阻特性伏库特性：电容随电压变化的非线性电容特性2行业知识

当外加电压发生变化时，空间电荷的宽度要相应地随之改变，即存储的电荷量要随之变化，如同电容充放电。二极管的两极之间有电容，它由两部分组成：

3PN结——电容特性

势垒电容CB

扩散电容CD3行业知识平行板电容——平行板宽度是一定的PN结电容——空间电荷的宽度随外加电压要相应地随之改变4行业知识A势垒电容CBUPN++++++++空间电荷层5行业知识a.

当PN结正向偏置电压升高时PN结变窄空间电荷层中的电荷量减少U+

U(U>0)PN++++空间电荷不能移动，空间电荷的减少是由于电子和空穴中和空间电荷层中的带电离子。正向偏置电压升高——部分电子和空穴“存入”空间电荷区6行业知识b.

当PN结正向偏置电压降低时PN结变宽空间电荷层中的电荷量增大U-

U(U>0)PN++++++++++++反向偏置电压升高——部分电子和空穴从空间电荷区“取出”7行业知识势垒电容CBPN结交界处两端电压改变时，会引起积累在PN结的空间电荷浓度发生改变，这类似于电容的充放电现象，从而显示出PN结的电容效应，称为势垒电容。8行业知识势垒电容的充电过程：结论：正偏V加大→空间电荷区变窄→极板距离减小→CB↑

反偏V加大→空间电荷区变宽→极板距离增大→CB↓PN++++++++++++9行业知识B扩散电容CD非平衡少子的积累PN++++............................................

扩散区的电荷量随外电压的变化而产生的电容效应。

PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子（非平衡少子），堆积在P区内紧靠PN结的附近，到远离交界面处，形成一定的浓度梯度分布曲线。电压增大，正向（扩散）电流增大。10行业知识

PN结正偏时，由N区扩散到P区的电子（非平衡少子），堆积在P区内紧靠PN结的附近，到远离交界面处，形成一定的浓度梯度分布曲线。电压增大，正向（扩散）电流增大。扩散电容示意图11行业知识△U变化时，P区积累的非平衡少子浓度分布图ΔU>03ΔU=0ΔU<021x电子浓度321PN++++............................................12行业知识PN结正向偏置电压越高，积累的非平衡少子越多。这种电容效应用扩散电容CD表征。PN++++............................................13行业知识小结：Cj

=CD+CB

PN结的结电容Cj当PN结正偏时：当PN结反偏时：势垒电容和扩散电容均是非线性电容。14行业知识变容二极管的符号及C-U特性曲线符号20240608010004681012uDCC-U特性曲线15行业知识变容二极管及其应用示例谐振频率：式中高频放大器LC1DCR+––+V+UDu116行业知识2.2.3金属与半导体的接触（1）金属和半导体的功函数(EF)mEoWm金属中的电子势井Eo

表示真空中静止电子能量。金属功函数定义：

Wm=Eo-(EF)mWm：表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小能量。其大小表示电子在金属中束缚的强弱，并与表面状态有关。17行业知识半导体的功函数：为电子的亲和能，它表示要使半导体导带底部的电子逸出体外所需要的最小能量。半导体的功函数：

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

sWsEo18行业知识（2）整流接触

SWmWS(EF)m(EF)snmEo

Wm>

Ws

接触前(EF)s高于(EF)m，(EF)s-(EF)m=Wm-Ws19行业知识半导体的电势高于金属电势→能带靠近金属一侧向上弯曲

接触后n半导体EF

－－－－金属空间电荷区Wm-SWm-WS=qVD

(EF)s高于(EF)m→

半导体中电子向金属流动→金属（-）半导体（+）→(EF)s和(EF)m统一接触性电势差VD=(Wm–WS)/q20行业知识金属—半导体接触：能带向上弯曲，形成表面势垒，是高阻区域，称n型阻挡层处于平衡态的阻挡层中没有净电流通过。

Wm>

Wsn型阻挡层n半导体EF

－－－－金属空间电荷区Wm-SWm-WS=qVD

21行业知识Wm<WsN型反阻挡层（很薄）

S-WmWS-Wm

EFn半导体金属22行业知识V=023行业知识整流理论（阻挡层）：n正向偏置：金属（+）半导体(-

)→电子容易由半导体流入金属24行业知识N逆向偏置：金属（-）半导体（+）→电子从半导体流入金属困难25行业知识正向偏置下，由金属流向半导体的电子电流一定；因电位降低而增加，由半导体流向金属的电子电流因电位降低而增加。故有金属→半导体电流。逆向偏置下，由金属流向半导体的电子电流一定；半导体流向金属的电子电流因电位增加而降低，故有半导体→金属反向电流（恒定）。+－26行业知识VDI反向特性正向特性金属半导体接触I-U特性类似于pn结的伏安特性27行业知识肖特基二极管利用金属—半导体整流接触特性制成的二极管称为肖特基二极管。28行业知识不同：1反向电流产生机制不同：肖特基二极管为多数载流子工作pn接面二极管为少数载流子工作结果：肖特基二极管的饱和电流要大得多，起