影响p-n结电流因素.ppt

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1、实际硅p-n结与理想p-n结的偏差：1、a段：小的正向电压下，实际电流比理想的电流大，空间电荷区复合电流。2、c段、d段：大的正向电压下，实际电流比理想电流小，3、实际反向电流比理想反向电流大很多。引起上述差别的主要原因有：表面效应、势垒区中的产生与复合、大注入效应、串联电阻效应。,6.3 影响pn 结电流-电压特性偏离理想方程的各种因素,理想p-n结近似：忽略了势垒区中的产生与复合电流。正反向电流主要是势垒区两侧扩散区，少子的正反向扩散电流。实际势垒区中：在正偏时n(x)p(x)n0(x)p0(x)=ni2，存在着载流子的净复合；在反偏时n(x)p(x)n0(x)p0(x)=ni2，有载流子

2、的净产生。,1)反偏下势垒区中的产生电流所以，在反向偏压下的势垒区中存在着载流子的净产生，此时可以近似：,反向电流jR 应为反向扩散电流jDR 与势垒区产生电流jg 之和：对于p+n结来说，其反向扩散电流密度显然，由于jg 项的存在，1、反向电流值jR要加大；2、jR随反向电压的增加，即pn结宽度xD随反压增加而变大，使得 jR 具有不饱和性。,2)正偏下势垒区中的复合电流在势垒区中，通过复合中心复合的净复合率U（单位时间，单位体积内被复合掉的e-h 对数目）单位时间、单位结面积的势垒区中复合掉的电子-空穴对数目：,相应的正向复合电流jr 为：,n=p时，电子空穴相遇机会最大，复合率最大,一般

3、情况下，,正向复合电流jr 可以近似为：总的正向电流密度jF 应为扩散电流密度jDF 和复合电流密度jr之和：以单边突变结n+p结为例，扩散流电流项中有一项可以忽略：在低温小电压范围内，jr项比较大；随着电压VF增加，jDF项增加比jr项快。,势垒区复合电流的特点：1、扩散电流与exp(qV/kT)成正比，复合电流与 exp(qV/2kT)，用经验公式表示：JFexp(qV/mkT)m=2，复合电流为主，m1扩散电流为主。两电流成分相接近时，m在1-2之间。2、扩散电流与复合电流之比为JFD/Jr和ni及外加电压V有关。V减少，exp(qV/2kT)迅速减少。Si：室温下，ND远大于ni，故在

4、低正向偏压下，JrJFD，复合电流占主要地位，a段。当V增加，exp(qV/2kT)增加，扩散电流占主要成分。3、复合电流减少了pn结中少子注入。,3)大注入效应当正向电压VF 较大时，注入的过剩载流子浓度接近或超过被注入区原有多子浓度时，称为大注入。为简单并具体起见，以P+N结为例来进行讨论。,在小注入下，由于双极扩散和双极漂移产生的自建电场比较小，对于少子运动而言，其电流主要是扩散流，因而忽略了上两式中的漂移项p(xTN)qp(xTN)和n(-xTP)qn(-xTP)：大注入下（对于p+n 结，首先是N区发生大注入效应），由于在耗尽层边界处产生的自建电场已经比较大了，漂移电流项不能忽略。此

5、时外加电场一部分降在势垒区上（Vj），一部分降在空穴扩散区上（Vp）以克服大注入下载流子双极运动产生的自建电场产生的电势。,内建电场如何形成？,计算正向电流：通过截面nn处的电流密度,P+n结，不考虑注入P区的电子电流，且附加电场的漂移电子电流扩散电子电流因此，jn(xTn)=0,这样，求得在N型区过剩载流子的分布后就可以得出JF的大小,因注入少子浓度远大于平衡多子浓度，所以,扩散区载流子分布近似为线性分布,可得大注入下通过P+N结的电流密度：,见C段,电流的减小原因：大注入时，扩散区附加了电压，落在势垒区上的电压降减小,体电阻同样分担正向压降，电流越大，分的压降越大，导致大电压下，电流增加更慢，对应d段。,