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 有载流子的净产生
2、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 一般情况下 正向复合电流jr可以近似为
3、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 JF exp qV mkT m 2 复合电流为主 m 1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 故在低正向偏压下 Jr JFD 复合电流占主要地位
4、 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 q p xTN 和n xTP q n 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
