模拟电路-郑益慧
郑益慧B站视频 华成英-PPT PN结二极管 基本特性 问题合集： (1) 空穴是假想出来的，那为什么空穴和电子迁移率不同？ (2) 为什么不掺杂6价元素，而是P？参考知乎 温度的影响：如果半导体器件的某个特性和【少子】(minority carrier)相关，那么受温度影响很大，如果仅仅与【多子】(majority carriers)相关，那么受温度影响较小。 【PN结】(平衡态，零偏置)：由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、自由电子从P区向N区运动。参与扩散运动(多子)和漂移运动(少子在内建电场下)的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。PN结处于平衡状态时的少子称为平衡少子；PN结处于正向偏置时，从P区扩散的N区的空穴和从N区扩散的P区的自由电子均称为非平衡少子。 【耗尽层】(depletion region)：是指PN结中在漂移运动和扩散作用的双重影响下载流子数量非常少的一个高电阻区域。耗尽层的内建电场对多子是势垒(即多子扩散减弱)，但是对少子是个坑(即有利于少子的漂移)。耗尽层的宽度与材料本身性质、温度以及偏置电压的大小有关。 对称节：耗尽层左边右边空间电荷区宽度一样，这是因为两边掺杂浓度一样。 不对称节：如果掺杂浓度一边高一边低，空间电荷区宽度宽窄就不一样，因为电荷量是一样的，所以浓度高的一侧更窄。(日本人和加拿大人一对一对拼，人口密度多的日本留下的土地少) PN结电流方程 \(i=I_s\left(\text{exp}({\displaystyle\frac{q u}{k T}})-1\right)\)，其中\(I_s\)为反向饱和电流，\( 300 \mathrm{K}\)下\({\displaystyle\frac{q u}{k T}}=26 \mathrm{mV}\) 【正向偏置】(Forward Bias)：外电场削弱内建电场(少子的漂移运动减弱)，直到打破内建电场，多子扩散运动增强。Si管正向导通电压0.6~0.7V，Ge管0.2~0.3V，注意导通电压比开启电压高一点。正向偏置特性也可以被用来做稳压二极管，但是可调性较差。 正向特性三种状态： (1) 死区，也叫截止区，此时硅管电压约小于0.5 V，锗管点压约小于0.1 V； (2) 导通区，硅管电压大于0.5V，锗管大于0.1 V，应用最广泛的工作状态； (3) 过流区，超过其最大工作电流，PN节温度过高而损坏。 【反向偏置】(Reverse Bias)：仍然有电流，因为反向偏置使得内建电场增强，于是少子的漂移运动得到增强，多子的扩散运动变化不大，所以产生反向电流，级别在μA，对温度特别敏感，Ge管反向饱和电流比Si管更大。反向偏置超过反向击穿电压，那么在很大的电流变化范围，电压几乎不变，相当于有稳定电压的作用，类似一个电压源，利用这种特性可以做成稳压二极管。另外可以通过控制掺杂浓度来控制反向击穿电压的大小，比如掺杂浓度低，击穿电压越高(对应雪崩击穿)。 反向特性两种状态： (1) 反向截止区，只有很小的漏电流，一般不考虑 (2) 反向击穿区，反向电压超过UBR，增大电压的话电流急剧增大，这就是反向击穿电压。对于反向击穿也有两种状态，一种是永久性损坏，另一种是将反向击穿电压降下来之后，它还能恢复到正常工作状态(可利用这种特性做成稳压管)。 总结：…