PN結(jié)作業(yè)題部分答案西電

1、晶體管原理（pn結(jié)部分）-作業(yè)答案1、 (1)如果PN結(jié)的N區(qū)長度遠(yuǎn)大于, P區(qū)長度為, 而且P區(qū)引出端處少數(shù)載流子電子的邊界濃度一直保持為0,請采用理想模型推導(dǎo)該P(yáng)N結(jié)電流-電壓關(guān)系式的表達(dá)形式(采用雙曲函數(shù)表示)(2)若P區(qū)長度遠(yuǎn)小于,該P(yáng)N結(jié)電流-電壓關(guān)系式的表達(dá)形式將簡化為什么形式?(3)推導(dǎo)流過上述PN結(jié)的總電流中和這兩個電流分量之比的表達(dá)式?(4)如果希望提高比值, 應(yīng)該如何調(diào)整摻雜濃度和的大小?解: （兩個區(qū)域可以分別采用兩個坐標(biāo)系，將坐標(biāo)原點(diǎn)分別位于勢壘區(qū)兩個邊界處，可以大大簡化推導(dǎo)過程中的表達(dá)式）(1)分析的總體思路為: 再分別解N,P區(qū)少子連續(xù)性方程,求出和.a)在穩(wěn)態(tài)時,

2、在N區(qū)內(nèi)部,少子空穴的連續(xù)性方程為:小注入時,項(xiàng)可以略去,故解此方程得通解為:其中,擴(kuò)散長度.邊界條件為: 時,; 時,由邊界條件求出系數(shù)可得解的結(jié)果為: (1.1)b)同理,在N區(qū)少子空穴的連續(xù)性方程的通解為:其中,擴(kuò)散長度.邊界條件為(以結(jié)區(qū)與P區(qū)的界面處作為坐標(biāo)原點(diǎn), 以從結(jié)區(qū)向P區(qū)的方向作為正方向): 時, ; 時,;由邊界條件求出系數(shù)A,B可得解的結(jié)果為: (1.2) (1.3)綜合a,b. 有：(2)由于,所以有:和 , 于是, (1.2)式可簡化為: (1.4)于是,由(1.1)式和(1.4)式得: (3)由(1.4)式和(1.1)式可得:由于,. 且, .于是:(4) 可以通過

3、增大或減小或減小或增大來提高比值.2、A step pn junction diode is made in silicon with the n side having and the p side having a net doping of . Please estimate the ratio of the generation current to the diffusion current under the reverse bias of 5V.It is known that, for the minority carrier, , , .SolutionThe built-i

4、n potential barrier is determined asSo the space charge width is determined asSo that (2.1)The ideal reverse saturation current density is given bywhich may be rewritten asSubstituting the parameters, we obtain (2.2)With equation(2.1) and equation(2.2), we can obtain3 已知描述二極管直流特性的三個電流參數(shù)是A、A、0.1A。請采用

5、半對數(shù)坐標(biāo)紙，繪制正偏情況下理想模型電流，勢壘區(qū)復(fù)合電流和特大注入電流這三種電流表達(dá)式的IV曲線，并在此基礎(chǔ)上繪制實(shí)際二極管電流隨電壓變化的曲線。（提示：特大注入條件下，其中） 解：理想PN結(jié)模型電流電壓方程：；A。正偏時勢壘區(qū)復(fù)合電流：；A。大注入電流：；0.1A。4、A one-sided step junction diode with Na = has a junction area of 100.It is known that, for the minority carrier, .(1) Please compare the junction capacitance and th

6、e diffusion capacitance under reverse bias ();(2) Compare the junction capacitance and the diffusion capacitance under forward bias ();解：(1)在反偏電壓的情況下，對于單邊突變結(jié)（）的勢壘電容有：其中：為介電常數(shù)，為自建電勢，為輕摻雜一側(cè)的雜質(zhì)濃度，S為結(jié)面積； ， ； ，所以：單位面積的勢壘電容 勢壘電容 在電壓反偏情況下，對于單邊突變結(jié)（）的擴(kuò)散電容有：= 其中： ，由于 ，單位面積的擴(kuò)散電容： 擴(kuò)散電容 答案應(yīng)該是10-25F。（2）在正偏電壓的情況下，

7、由于勢壘區(qū)很窄，耗盡近似不再成立，一般近似認(rèn)為此時的單位面積的勢壘電容為零偏壓時的單位面積的勢壘電容的四倍，即： 因此：對于單邊突變結(jié)（）的勢壘電容有：=其中：為介電常數(shù)，為自建電勢，為輕摻雜一側(cè)的雜質(zhì)濃度； ； ，所以：單位面積的勢壘電容 勢壘電容 在電壓正偏情況下，對于單邊突變結(jié)（）的擴(kuò)散電容有：= 其中： ，由于 ，單位面積的擴(kuò)散電容 擴(kuò)散電容 5、已知300K的PN結(jié)的，正向直流偏置為；（1）計算小信號電導(dǎo)g；（2）若在直流偏置的基礎(chǔ)上，電壓的增益為1mv、5mv、10mv、26mv，請分別采用下面兩種方法，計算電流的變化量，并且根據(jù)計算的結(jié)果說明“小信號”的條件。方法一：采用小信號電導(dǎo)公式；方法二：直接采用計算電流增益的表達(dá)式： 解：（1）根據(jù)小信號電導(dǎo)的定義有： 由于： -（a）令 對（a）求導(dǎo)有： -（b）將數(shù)據(jù)常溫下的代入公式（b），有：（2）方法一：對于g = ，有：當(dāng)時， A當(dāng)時， 當(dāng)時， A當(dāng)時，