PN结作业201109 (修复的) (修复的).doc

《PN结作业201109 (修复的) (修复的).doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、ExercisesforPNJunction(2011.9)1.Forasiliconsteppnjunction,thensidehasanetdopingofND=2×1018cm-3andthepsidehasanetdopingofNA=5×1015cm-3.(1)FindthejunctionwidthW0.(2)Findthewidthsofthensideofthedepletionregionandthepsideofthedepletionregion.(3)Whatisthebuilt-

2、involtage?解：内建电势=0.0259ln=0.8139V将和其他数据代入耗尽层宽度==4.5958cm2.对GaAs材料突变PN结，完成第1题给出的计算要求。解法同1=1.2816V；=6.1023cm3.(1)如果PN结的N区长度远大于Lp，但P区长度为一定值Wp，而且P区引出端处少数载流子电子的边界浓度一直保持为0，请采用理想模型推导该PN结电流－电压关系式的表达形式。(提示：在N区和P区求解时分别采用不同的坐标系，可以简化求解过程中的数学表达式。例如，计算Ip(xn)时，可以将xn位置作为坐

3、标原点；采用双曲函数表示最终解）解：P区：边界条件输运方程其通解：代入边界条件：；得A=B=又2sinh()===

4、x=0==对N区：边界条件输运方程代入边界条件：C=0，D==J=+(2)若P区长度远小于Ln，该PN结电流－电压关系式的表达形式将简化为什么形式？解：≈(3)推导上述(2)的结果，理想PN结总电流中势垒区两个边界处少子电流分量In和Ip之比的表达式。(4)如果希望提高比值In/Ip，应该如何调整P区长度Wp、掺杂浓度NA和ND的大小？减小Wp和Na，Nb增大4.Asteppnjunction

5、diodeismadeinsiliconwiththensidehavingNd=1017cm-3andthepsidehavingNa=1017cm-3.Itisknownthat,fortheminoritycarrier,，Dn=20cm2/s,Dp=11cm2/s.Pleaseestimatetheratioofthegenerationcurrenttothediffusioncurrentunderthereversebiasof-4.17V.关键字：公式解：=0.0259ln（）=0.8139

6、V=3.5918产生电流密度扩散电流密度：其中,,代入数据，得=-1.1447Ratio==6.2765.已知描述二极管直流特性的三个电流参数是IS＝10－14A、ISR＝10－11A、IKF＝0.1A。请采用半对数坐标纸，绘制正偏情况下理想模型电流、势垒区复合电流和特大注入电流这三种电流表达式的I－V曲线，并在此基础上绘制实际二极管正向电流随电压的变化曲线。）大注入电流∝IS（VKF，IKF）膝点电流Ln（J）43210-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-

7、18-19-20V6.Aone-sidedstepn+pjunction（单边突变结）diodewithNa=1017cm-3hasajunctionareaof100μm2.Itisknownthat,Vbi=0.98V，fortheminoritycarrier,,Dn=20cm2/s(1)PleasecomparethejunctioncapacitanceandthediffusioncapacitanceunderreversebiasVa=-5V.(2)Comparethejunctioncap

8、acitanceandthediffusioncapacitanceunderforwardbiasVa=0.75V.重点考察：势垒电容扩散电容公式解：Cj===3.7219由于是单边突变结,所以电流主要由电子部分构成，即扩散电容Cd=()()=将以上表达式代入Cd表达式中，并代入数据得Cd=-0.53835F2、解：Cj==Cd=2.028357.已知300K时PN结的IS＝10－14A，正向直流偏置为V0＝0.5V(1)计算小信号电导g(2)若在直流偏置的基础上，电压增量为△V＝1mV、5mV、26mV

9、，请分别采用下面两种方法，计算电流的变化量，并根据计算结果说明“小信号”的条件。方法一：采用小信号电导公式△I＝g△V方法二：直接采用计算电流增量的表达式：△I＝ISexp[e(V0+△V)/(kT)]－ISexp[e(V0)/(kT)]解：==9.349S方法一：△V＝1mV：△I＝g△V=9.349=9.349△V＝5mV：△I＝g△V=9.349=4.675△V＝26mV：△I＝g△V=9.349=2.43