MC68340PV16C空間電荷區(qū),PN結(jié)的形成,PN結(jié)移動(dòng),即P區(qū)空穴進(jìn)入PN結(jié)后,就要和原來的一部分負(fù)離子中和,使P區(qū)的空間電荷量減少。同樣,當(dāng)N區(qū)電子進(jìn)人PN結(jié)時(shí),中和了部分正離子,使N區(qū)的空間電荷量減少,結(jié)果PN結(jié)變窄。這時(shí)耗盡區(qū)厚度變薄,耗盡區(qū)中載流子增加,因而電阻的阻值減小,所以通常將這個(gè)方向的外加電壓稱為正向電壓或正向偏罩電壓。由于半導(dǎo)體本身的體電阻和PN結(jié)上的電阻相比,

前者的阻值是很小的,所以外加電壓作用后,其值將集中降落在PN結(jié)上。

因此,外加電壓將使PN結(jié)的電場(chǎng)由E。減小到EO―EΓ。PN結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度的減小,有利于P區(qū)和N區(qū)中多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),形成擴(kuò)散電流。這時(shí)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)將勝過漂移運(yùn)動(dòng),N區(qū)電子不斷擴(kuò)散到P區(qū),P區(qū)空穴不斷擴(kuò)散到N區(qū)。PN結(jié)內(nèi)的電流便由起支配地位的擴(kuò)散電流所決定,在外電路上形成一個(gè)流人P區(qū)的電流,稱為正向電流JF。當(dāng)外加電壓vF升高,PN結(jié)電場(chǎng)便進(jìn)一步減弱,擴(kuò)散電流隨之增加,在正常工作范圍內(nèi),PN結(jié)上外加電壓只要稍有變化(如0.1Ⅴ),便能引起電流的顯著變化,因此電流fF是隨外加電壓急速上升的。這樣,正向的PN結(jié)表現(xiàn)為一個(gè)阻值很小的電阻,此時(shí)也稱PN結(jié)導(dǎo)通。

在這種情況下,由少數(shù)載流子形成的漂移電流,其方向與擴(kuò)散電流相反,和正向電流比較,其數(shù)值很小,可忽略不計(jì)。

外加反向電壓,在圖3.2.3b中,外加電壓‰的正端接N區(qū),負(fù)端接P區(qū),外加電場(chǎng)方

向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同。在這種外電場(chǎng)作用下,P區(qū)中的空穴和N區(qū)中的電子都將進(jìn)一步離開PN結(jié),使耗盡區(qū)厚度加寬,這時(shí)PN結(jié)處于反向偏置。

外加電壓將使PN結(jié)電場(chǎng)由E。增加到Eo+ER。PN結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度的增加,阻礙了多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),因此擴(kuò)散電流趨近于零。但是,結(jié)電場(chǎng)的增加,使N區(qū)和P區(qū)中的少數(shù)載流子更容易產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng),因此在這種情況下,PN結(jié)內(nèi)的電流由起支配地位的漂移電流所決定。漂移電流的方向與擴(kuò)散電流相反,表現(xiàn)在外電路上有一個(gè)流人N區(qū)的反向電流fR,它是由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)形成的。由于少數(shù)載流子的濃度很小,所以fR是很微弱的,一般硅管為微安數(shù)量級(jí)。同時(shí),少數(shù)載流子是由本征激發(fā)產(chǎn)生的,當(dāng)管子制成后,其數(shù)值決定于溫度,而幾乎與外加電壓yR無關(guān)。在一定溫度r下,由于熱激發(fā)而產(chǎn)生的少數(shù)載流子的數(shù)量是一定的,電流的值趨于恒定,如圖3.2.4所示。這時(shí)的反向電流fR就是反向飽和電流,用rs表示。

PN結(jié)的單向?qū)щ娦?/span>(a)外加正向電壓時(shí)的PN結(jié) (b)外加反向電壓時(shí)的PN結(jié)硅二極管PN結(jié)的v-J特性,二極管及其基本電路,(a)微分電路 (b)%的波形vc(0)=0。寫出電路的電壓增益⒕'(s)=吒(s)/⒕(s)的表達(dá)式;(2)若輸人電壓v1為一方波,如圖題2,4.13b所示,試畫出v。穩(wěn)態(tài)時(shí)的波形。

(a)電路 (b)輸人電壓vI的波形,電路如圖題2414a所示。設(shè)運(yùn)放是理想的,電容器C上的初始電壓為零vc(0)=0,vn=-01V,v⒓幅值為±3Ⅴ,周期r=2s的矩形波。(1)求出vα、vo2和to的表達(dá)式;(2)當(dāng)輸人電壓矽n、v⒓如圖題24.14b所示時(shí),試畫出的波形。