二极管温度效应与电容效应.ppt
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1、PNPN结的温度特性结的温度特性PNPN结的电容效应结的电容效应2.6节、节、2.7节节一 I-V 特性的温度依赖关系PN结中存在少子注入引起的扩散电流、空间电荷区的产生与复合电流和隧道电流。隧道电流对温度不敏感,扩散电流和产生、复合电流依赖于温度:ni 随温度增加而迅速增加,在高于室温时,不太大的正偏压下就使 Id 占优势。正偏:反偏:随温度增加,ni 增大,扩散电流 Id 也也占优势无论正偏或是反偏,无论正偏或是反偏,(2-48)式足以描述大多数二极管式足以描述大多数二极管 I-V 特性特性对温度的依赖关系:对温度的依赖关系:说明1、I0 的温度依赖关系:的温度依赖关系:主要体现在 ni
2、对温度的依赖关系上:反应了反偏情况下,反应了反偏情况下,I-V 特性的温度效应特性的温度效应反偏反偏-正偏正偏取取和和2、正偏时正偏时 的温度依赖关系:的温度依赖关系:?对对于于硅硅二二极极管管,Eg01.21eV,典典型型的的工工作作电电压压为为0.6V;在在室室温温(300K)时时,每每增增加加 10oC,电电流流约约增增加加l倍倍;电电压压随随温温度度线线性性地地减减小小,系系数数约约为为-2mV/oC;结结电电压压随随温温度度变变化化十十分分灵敏。可利用这一特性来精确测温和控温。灵敏。可利用这一特性来精确测温和控温。思考题:思考题:PN结温度系数的测试分析结温度系数的测试分析?硅二极管
3、正向温度依赖关系-阈值电压减小硅二极管反向温度依赖关系-二 PN 结的势垒电容结的势垒电容PN空空间间电电荷荷区区的的电电荷荷量量随随外外加加偏偏压压而而变变化化的的现现象象,表表明明PN结结具具有有电电容容效效应应。利利用用PN结结电电容容效效应应可可制制成成变变容容二二极极管管和和集集成成电路中所需的电容。电路中所需的电容。接通电源,对电容充电,直至两个极板间的电位差等于外加电压。极板上的电荷量随外加电压的增加而增大,相应的极板间电场强度也增强。电容器上电压的变化是靠极板上电荷的改变而实现的。(1 1)基本概念)基本概念PN结上的压降也是通过空间电荷区正、负电荷发生变化来实现的。正负电荷增
4、加、PN结压降增大;空间电荷区正负电荷减小,压降减小。可见,PN结类似于平板电容。反偏电压增加,有放电电流使得(电子和空穴流走),空间电荷区的正、负电荷增加;反偏电压减小,正负电荷减少;在耗尽层近似的情况下,正负电荷的增减是靠空间电荷区的宽度变化来实现的。当外加电压不变时,空间电荷区的空间电荷量不变,空间电荷区的电容充电和放电停止,因此,PN结电容只在外加电压变化时才起作用。外加电压频率越高,每秒充发电的次数越多,通过空间电荷区电容的电流就越大,空间电荷区电容作用也显著。PNPN结的电容效应发生在势垒区,称为势垒电容结的电容效应发生在势垒区,称为势垒电容!电荷变化量集中在空间电荷区两边的薄层内
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