《微电子器》PPT课件

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1、2.7PN结的开关特性PN结具有单向导电性，可当作开关使用。理想开关的特性直流特性：“开”态时电压为0，“关”态时电流为0。瞬态特性：打开的瞬间应立即出现稳态电流，关断的瞬间电流应立即消失。本节将讨论实际PN结的开关特性。正向时，理想情况，实际情况，这时If只取决于外电路。可见，rs越小，E1越大，则越接近于理想情况。2.7.1PN结的直流开关特性反向时，理想情况，实际情况，当gl很小时，另外，为增大If与Ir之间的差别，也应采用较大的E1。2.7.2PN结的瞬态开关特性ts称为存储时间，tf称为下降时间，tr=ts

2、+tf称为反向恢复时间。tr持续的过程称为反向恢复过程。当E=-E2的持续时间小于tr时，则PN结在反向时也处于导通状态，起不到开关的作用。ttEE1-E2ItstfI002.7.3反向恢复过程引起反向恢复过程的原因，是PN结在正向导通期间存储在中性区中的非平衡少子电荷Q。P区N区P区N区N区以P+N结为例，正向稳态时，式（2-163）将作为求解电荷方程的初始条件。式（2-164）就是空穴连续性方程的积分形式在稳态时的简化形式。由此可得正向稳态时Q与If之间有如下关系：（2-163）（2-164）或当电压由E1突然变

3、为(-E2)时，正是这个存储在N区中的非平衡少子电荷Q为反向电流提供了电荷来源。在tr期间，设PN结上的电压为V(t)，则,N区中非平衡少子的变化情形如下图所示。曲线1表示在E由E1变为(-E2)的一瞬间，此时，曲线1~4为存储过程，即ts期间，这期间Ir变化不大。E1-E2I0ts曲线4~6为下降过程，即tf期间，-E2I0tfI02.7.4反向恢复时间tr的计算仍以P+N结为例。由第一章例1-6，得到空穴连续性方程的积分形式，即空穴的电荷控制方程，为与本节的符号相一致，将Ip写作Ir，将Qp写作Q，得：或上式是

4、一个关于N区中非平衡少子电荷Q的微分方程。可以明显看出，存储电荷的消失有两个途径：反向电流Ir的抽取和空穴的复合。当t=tr时，Q(tr)=0，所以令上式为0，即可解出tr，式中，均取决于外电路。为使求解方便，假设在整个tr期间，Ir保持(E2/RL)不变，则此微分方程的解为初始条件为，当t=0时，Q(0)=pIf。(2)从器件本身，应降低少子寿命p，这样一方面可减少正向时的存储电荷Q=pIf，同时可加快反向时电荷的复合。通常可以采用掺金、掺铂、中子辐照或电子辐照等方法来引入复合中心，从而使p减小。减小反向恢

5、复时间tr的方法(1)从电路上，应采用尽量小的If(使存贮电荷Q=pIf小)和尽量大的Ir(可加快对Q的抽取)。(3)减薄轻掺杂一侧中性区的厚度。这可以使存储在该区的少子电荷减少。厚基区薄基区WB0pn(0)xpn0