微电子器件(2-6).ppt

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1、 求扩散电容求扩散电容求扩散电容求扩散电容 C CD D 的思路的思路的思路的思路 对于给定的对于给定的 V1，求出与之相应的，求出与之相应的 I1，可得到，可得到 PN 结的交流结的交流小信号导纳小信号导纳 ，Y 的实部为的实部为 PN 结小信号电导结小信号电导 gD，Y 的的虚部中即包含了虚部中即包含了 PN 结的扩散电容结的扩散电容 CD，即，即上式中，由于上式中，由于 ，可利用近似公式，可利用近似公式 得：得：以以 N 区中的空穴扩散电流为例，取区中的空穴扩散电流为例，取 N 区与势垒区的边界为区与势垒区的边界为坐标原点，由少子边界条件可得边界处的少子浓度为坐标原点，由少子边界条件可得

2、边界处的少子浓度为 在在 不太高的情况下，可以假设在不太高的情况下，可以假设在 N 区内任意位置区内任意位置 x 处，处，pn(x,t)也由直流分量和交流小信号分量组成，即也由直流分量和交流小信号分量组成，即 将此将此 pn(x,t)代入空穴扩散方程代入空穴扩散方程并将方程分拆成并将方程分拆成 不含不含 和和 含含 的两个方程，即的两个方程，即 解第一个方程可得到解第一个方程可得到 p0(x)，代入空穴电流密度方程中，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，同理，

3、电子扩散电流密度中的直流分量为，于是可得于是可得 PN 结正向扩散电流中的结正向扩散电流中的 直流分量直流分量直流分量直流分量 为为 解第二个扩散方程可得到解第二个扩散方程可得到 p1(x)，代入到空穴电流密度方，代入到空穴电流密度方程中，可得到空穴扩散电流密度的交流分量，程中，可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同理，电子扩散电流密度的交流分量为 于是可得于是可得 PN 结正向扩散电流中的结正向扩散电流中的 交流分量交流分量交流分量交流分量 为为式中，式中，PN 结的结的 小信号交流导纳小信号交流导纳小信号交流导纳小信号交流导纳 为为 在在 的情况下，由近似公

4、式的情况下，由近似公式 ，得，得式中，式中，2.6.2 交流导纳与扩散电容交流导纳与扩散电容，就是，就是 PN 结的结的 扩散电容。扩散电容。扩散电容。扩散电容。由上式可见，由上式可见，CD 与正向直流偏流成正比，即与正向直流偏流成正比，即，为，为 PN 结的结的 直流增量电导，直流增量电导，直流增量电导，直流增量电导，对于对于 P+N 单边突变结，单边突变结，可见可见可见可见 C CD D也也也也是取决于低掺杂一侧的杂质浓度。是取决于低掺杂一侧的杂质浓度。是取决于低掺杂一侧的杂质浓度。是取决于低掺杂一侧的杂质浓度。N 区：（同时产生）区：（同时产生）扩散电容的物理意义扩散电容的物理意义扩散电

5、容的物理意义扩散电容的物理意义P 区：（同时产生区：（同时产生 ）P区区N区区势垒电容与扩散电容的比较势垒电容与扩散电容的比较势垒电容与扩散电容的比较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势垒区中电离杂质电荷随外加电压的变化率；电压的变化率；正负电荷在空间上是分离的；正负电荷在空间上是分离的；与直流偏压成幂函数关系；与直流偏压成幂函数关系；正偏反偏下均存在，可作电容正偏反偏下均存在，可作电容器使用；器使用；要使要使 CT，应使应使 A，xd （N,反偏反偏）。）。中性区中非平衡载流子电荷随中性区中非平衡载流子电荷随外加电压的变化率；外加电压的变化率；正负电荷在空间上是重叠的；正负电荷在空间上是重叠的；与直流电流成线性关系，与直与直流电流成线性关系，与直流偏压成指数关系；流偏压成指数关系；只存在于正偏下；只存在于正偏下；要使要使 CD，应使，应使 IF（A，正正偏偏），），。图中图中 gl 为为 漏电导漏电导漏电导漏电导，取决于，取决于 PN 结的加工质量与清洁程度，结的加工质量与清洁程度，rs 为为 寄生串联电阻寄生串联电阻寄生串联电阻寄生串联电阻。这两个都是非本征元件。这两个都是非本征元件。2.6.3 2.6.3 二极管的交流小信号等效电路二极管的交流小信号等效电路二极管的交流小信号等效电路二极管的交流小信号等效电路