N结的击穿与习题解答ppt课件.ppt

PN结的击穿西南科技大学理学院PN结的击穿一、击穿景象 当PN结的反向电压增大到某一值VB时,反向电流会忽然变得很大，这种景象叫做PN结的反向击穿， VB称为击穿电压VB反向反向电压电压0反向反向电流电流二、雪崩击穿1、雪崩击穿景象、雪崩击穿景象〔〔1〕碰撞电离和碰撞电离率〕碰撞电离和碰撞电离率碰撞电离：高速运动的载流子与晶格碰撞能碰撞电离：高速运动的载流子与晶格碰撞能碰撞出晶格上的价电子，结果产生新的电碰撞出晶格上的价电子，结果产生新的电子子-空穴对空穴对碰撞电离率：一个载流子经过单位间隔可以碰撞电离率：一个载流子经过单位间隔可以经过碰撞电离产生的电子经过碰撞电离产生的电子-空穴对数目，称空穴对数目，称为碰撞电离率，用为碰撞电离率，用 表示二、雪崩击穿n n碰撞电离率剧烈的依赖电场强度，只需电场强度到达一定值才会表现出；n n碰撞电离的效果---产生新的电子-空穴对二、雪崩击穿2 2、雪崩倍增和雪崩、雪崩倍增和雪崩、雪崩倍增和雪崩、雪崩倍增和雪崩击击穿穿穿穿〔〔〔〔1 1〕物理〕物理〕物理〕物理过过程：程：程：程：PNPN结结反偏情况下，空反偏情况下，空反偏情况下，空反偏情况下，空间电间电荷区荷区荷区荷区电场强电场强度加大，度加大，度加大，度加大， 区中区中区中区中 经势垒经势垒区被区被区被区被扫扫向向向向 势垒电场势垒电场↑ ↑ 经过势垒经过势垒区被加速到足区被加速到足区被加速到足区被加速到足够够大的速度大的速度大的速度大的速度 在在在在势垒势垒区出区出区出区出现现碰撞碰撞碰撞碰撞电电离离离离 分开分开分开分开势垒势垒区的区的区的区的电电流流流流大于大于大于大于进进入入入入势垒势垒区的区的区的区的电电流，称流，称流，称流，称为为雪崩倍增雪崩倍增雪崩倍增雪崩倍增二、雪崩击穿 电场足够强 新产生的电子空穴对在运动中又产生碰撞电离 出现连锁反响，使流出势垒区的电流趋于无穷大，发生击穿，称为雪崩击穿二、雪崩击穿〔2〕倍增因子M包括雪崩倍增作用在内的流出势垒区的总电流与流入势垒区的原始载流子电流之比称为雪崩倍增因子，用M表示。

用 表示一个载流子经过势垒区产生的电子空穴对，记流入的电流为I入二、雪崩击穿3 3、雪崩击穿电压、雪崩击穿电压〔〔1 1〕击穿条件〕击穿条件物理意义：每个进入势垒区的载流子能产生新的电物理意义：每个进入势垒区的载流子能产生新的电子子- -空穴对，新的电子空穴对，新的电子- -空穴对又产生新的电子空穴对又产生新的电子- -空穴对二、雪崩击穿〔2〕击穿电压定量结论 由于 可以求解出不同掺杂PN结所要加的外加反向偏压，即为击穿电压VB 当V= VB 时，M→∞三、齐纳击穿1、齐纳击穿原理根据量子实际，电子具有动摇性，可以有一定的几率穿过位能比电子动能高的势垒区，这种景象称为隧道效应电子能量电子能量位能位能电子动能电子动能x三、齐纳击穿EGBACdECEVNP在在图图中，中，PNPN结势垒结势垒区内价区内价带带中点中点A A处处的的电势电势与与导带导带中点中点B B处处的的电势电势相等，两点之相等，两点之间间的的间间隔隔d d就是隧道就是隧道长长度 当反向当反向电压电压增大，增大，势垒势垒区的区的电场变电场变大，从而使隧道大，从而使隧道长长度度d d缩缩短短 不具有能量不具有能量EGEG的的电电子有子有时时机从机从A A点点经过经过隧道效隧道效应应直接到直接到B B点点三、齐纳击穿n n做类似三角形，得到做类似三角形，得到n n变形得变形得n n隧道长度为隧道长度为三、齐纳击穿 当反向电压V增大到使势垒区中最大电场到达一个临界值时，隧道长度d也就小到一个临界值，这时大量的P区价电子会经过隧道效应流入N区导带，使隧道电流急剧添加， 这种景象称为“隧道〞击穿或者齐纳击穿。

三、齐纳击穿 隧道长度隧道长度d d正比于势垒宽度正比于势垒宽度xdxd，， 而而所以，高掺杂主要击穿机理是隧道击穿，而低掺杂主所以，高掺杂主要击穿机理是隧道击穿，而低掺杂主要击穿机理是雪崩击穿；要击穿机理是雪崩击穿； 隧道击穿电压较低，雪崩击穿电压较高；普通隧道击穿电压较低，雪崩击穿电压较高；普通 为隧道击穿，为隧道击穿， 为雪崩击穿为雪崩击穿课后习题解答教材p74,习题3利用公式 其中其中 ＝0.0259，q= 常温时硅本征浓度为n i=1.5×1010个/cm3 代入数据计算得V bi=0.968V课后习题解答n n运用耗尽运用耗尽层宽层宽度公式度公式n n其中其中 n n计计算得算得x d=3.8×10- 4cm=3.8umx d=3.8×10- 4cm=3.8umn n用公式用公式n n分分别计别计算得算得x n= 0.633um , x p=3.167umx n= 0.633um , x p=3.167um课后习题解答最大最大电场强电场强度度为为直接代入数据可得直接代入数据可得 =1.28×105V/cm =1.28×105V/cm课后习题解答例子2假设采用一个P+N突变结作变容二极管。

该P+N结的内建电势Vbi=0.8V在反向偏置电压为2V时，势垒电容为100pF假设要得到25pF的电容，反向偏置电压应该为多大？假设轻掺杂一边的掺杂浓度为1014/cm3，该P+N结的结面积是多大？ 课后习题解答n n对于单边突变结 , n n 在 n n中忽略分子中 的，得到 课后习题解答由平行板电容公式直接得到当V＝－2V时，当 将两式相比得到V’=44V课后习题解答例子3教材P75习题14n n课后作业：n n教材P76n n习题15、18、22、28、 34 、38、。