半导体器件原理 第二章.7.pptVIP

* * §2-7 PN结的开关特性 由于PN 结具有单向导电性，故可用作开关。 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：打开的瞬间立即出现稳态电流，关断的瞬间电流立即消失。 本节讨论实际 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。 1、正向压降与反向电流　 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、开关速度 t s 称为 存储时间，t f 称为 下降时间，t r= t s+ t f 称为 反向恢复时间。t r 持续的过程称为 反向恢复过程。 当E= -E2 的持续时间小于t r 时，PN 结在反向时也处于导通状态，起不到开关的作用。 实际 PN 结的电流随阶跃电压的变化情形： t t E E1 -E2 I ts t f I0 0 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贮在中性区中的非平衡少子电荷。 N区 现以P+N 结为例。正向稳态时有： 上式将作为后面求解电荷方程时的初始条件，同时后一个式子就是空穴连续性方程的积分形式在稳态时的简化形式。 当电压由E1 突然变为(-E2 )时，正是这个存贮在N 区中的非平衡少子电荷Q0 为反向电流提供了电荷来源。 由此可得正向稳态时 Q0 与 If 之间有关系： 在t r 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 为存贮过程，即 t s 期间： 这期间 Ir 变化不大。 E1 -E2 I 0 ts 曲线 4～6 为下降过程，即 t f 期间： -E2 I 0 t f 4、t r 的计算 计算时仍 以 结为例。在绪论的例 6 中，我们已经得到空穴连续性方程的积分形式， 也称为空穴的电荷控制方程，即： 为与本节的符号相一致，现将 Ip 写作 Ir ， 将△Qp 写作 Q ， 即可得： 或：