[半导体物理]-PN结二极管.ppt
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第8章pn结二极管n81 pn结电流n82 pn结的小信号模型n83产生复合电流n84结击穿n*86隧道二极管18.1 pn结电流8.1.1定性描述28.1 pn结电流理想电流电压关系38.1 pn结电流理想电流电压关系n理想假设1、耗尽层突变近似空间电荷区的边界存在突变，且耗尽区以外的半导体区域是电中性的2、载流子统计分布复合麦克斯韦-玻尔兹曼近似3、复合小注入条件4(a)、pn结内的电流值处处相等4(b)、pn结内的电子电流与空穴电流分别为连续函数4(c)、耗尽区内的电子电流与空穴电流为恒定值48.1 pn结电流理想电流电压关系n计算流过p-n结电流密度的步骤：1、根据费米能级计算耗尽区边界处注入的过剩少子浓度2、以边界处注入的过剩少子浓度作为边界条件，求解扩散区中载流子连续性方程双极输运方程得到过剩载流子分布表达式3、将过剩少子浓度分布带入扩散电流方程得到扩散电流密度4、将两种载流子扩散电流密度相加，得到理想p-n结电流电压方程58.1 pn结电流理想电流电压关系n1、边界条件6n边界条件的确定p区内：p区内少子电子浓度：n区内少子空穴浓度：78.1 pn结电流理想电流电压关系88.1 pn结电流理想电流电压关系n2、少数载流子分布解双极输运方程 小注入n型半导体双极输运方程：当xxn时，E=0，且令g=0，pn结处于稳态。
98.1 pn结电流理想电流电压关系108.1 pn结电流理想电流电压关系n3、理想pn结电流Xn处少子空穴扩散电流密度：处少子空穴扩散电流密度：-Xp处少子电子扩散电流密度：处少子电子扩散电流密度：118.1 pn结电流理想电流电压关系n理想关系Js称为反向饱和电流密度128.1 pn结电流理想电流电压关系n物理学小结138.1 pn结电流理想电流电压关系n温度特性理想反向饱和电流密度：温度升高，反向饱和电流密度增大正偏电流电压关系式：温度升高，二极管电流密度也会增大，但不如反向饱和电流增大的那么明显14n短二极管边界条件：少子浓度：少子扩散电流密度：8.1 pn结电流158.2 pn结的小信号模型n扩散电阻(增量电导)直流静态电流扩散电阻：随偏置电流的增加而减小168.2 pn结的小信号模型n小信号导纳扩散电容（正偏）178.2 pn结的小信号模型扩散电导：扩散电导：扩散电容：扩散电容：Ip0为空穴扩散电流的直流成分为空穴扩散电流的直流成分In0为电子扩散电流的直流成分为电子扩散电流的直流成分188.2 pn结的小信号模型n等效电路扩散电阻扩散电容势垒电容电中性的p区与n区内的阻值198.2 pn结的小信号模型208.3产生复合电流n反偏产生电流JR空间电荷区内：218.3产生复合电流n正偏复合电流：n区注入p区的电子和从p区注入n区的空穴在势垒区内复合了一部分，形成复合电流。
228.3产生复合电流n总正偏电流238.3产生复合电流nJ小时复合主导nJ大时扩散主导 一般状况下，二极管的电流电压关系：n为理想因子正偏电压较大：n1正偏电压较小：n2过渡区内：1n2248.4结击穿n齐纳击穿和雪崩击穿258.4结击穿n电流倍增Mn为倍增因子268.4结击穿n低浓度雪崩，高浓度隧穿278.6隧道二极管288.6隧道二极管EFnEFpEFnEFpEFnEFpEFnEFpEFnEFp298.6隧道二极管30小结npn结二极管在外加电压不为零时，结内电荷流动的定性描述；正偏与反偏条件下的能带图；过剩少子的产生；n理想二极管中的电流电压关系的推导方法及其温度效应n短二极管nPn结的小信号模型、等效电路n产生复合电流n结击穿31END 32。
