2022-2023学年高二物理竞赛课件：p-n结电容

p-n结电容 2023/3/10 2 p-n结电容 pn结电容的来源 势垒电容 扩散电容 交流情况下，pn结的存储电荷对外界的响应——微分电容 空间电荷区随外加偏压的变化而变窄或变宽，从而空间电荷数量发生变化。这种势垒区宽度对外加电压变化引起的微分电容称为势垒电容。 在正偏下，n区注入空穴，伴生等量的电子。这种随外加电压变化，在扩散区内存在等量正、负电荷的变化引起的电容称为扩散电容。 2023/3/10 3 突变结 ——平行板电容 （耗尽层近似下） 2023/3/10 4 对于单边突变结 1.突变结的势垒电容和结面积、轻掺杂一侧的杂质浓度的平方根成正比。 2.突变结的势垒电容和电压(VD-V)的平方根成反比。 截距就是势垒高度，斜率就是轻掺杂一侧的浓度 2023/3/10 5 注意： 采用了耗尽层近似——在反向偏压下更适用。 而在正向偏压下，有载流子进入势垒区，它们对电容也有贡献。我们一般认为： 外加偏压为0时pn结的势垒电容 2023/3/10 6 线性缓变结 ——仍然是平行板电容 2023/3/10 7 在大的正向偏压下，扩散电容为主！ 2023/3/10 8 例题 例. 一个p-n结二极管作为压控电容(变容二极管,随V而变)，反偏电压为2V时，其可变电容为200PF，问需要加多大的反偏电压，才能使它的电容减小到100PF? 设VD=0.85V。 2023/3/10 9 例题 例.由电阻率为1·cm的p型Ge和0.1 ·cm的n型Ge组成一个p-n结，计算在室温下内建电场的电压差VD和阻挡层宽度XD。 作业： 1、2、3、11 补充：简述pn结的三种击穿机理。 2023/3/10 10 p-n结击穿 对pn结施加的反向偏压增大到某一数值VBR时，反向电流密度突然迅速增大的现象称为pn结击穿。 发生击穿时的反向偏压称为结的击穿电压。 击穿现象中，电流增大的基本原因不是由于迁移率的增大，而是由于载流子数目的增加。 到目前为止，pn结击穿共有三种：雪崩击穿、隧道击穿和热电击穿。 2023/3/10 11 反偏时，pn结的反向电流由p区扩散到势垒区中的电子电流和由n区扩散到势垒区中的空穴电流所组成。 反偏↑→势垒区中的电场↑→电子和空穴的动能↑→与晶格原子发生碰撞时，把价键上的电子碰撞出来，成为导电电子，同时产生一个空穴——碰撞电离。 →继续碰撞→载流子大量增加——称为载流子的倍增效应→反向电流↑→从而发生pn结击穿——这就是雪崩击穿的机理。 2023/3/10 12 2023/3/10 13 $