Bài giảng "Dụng cụ bán dẫn - Chương 4:Chuyển tiếp PN (Phần 2)" cung cấp cho người học các kiến thức:Điện tích chứa và quá trình quá độ, đánh thủng chuyển tiếp, chuyển tiếp dị thể (Heterojunction), các loại diode bán dẫn, giới thiệu các ứng dụng của diode bán dẫn. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Dụng cụ bán dẫn: Chương 4 - Hồ Trung Mỹ (Phần 2) 9/29/2010ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐTBMĐTGVPT: Hồ Trung MỹMôn học: Dụng cụ bán dẫn Chương 4 Chuyển tiếp PN (PN Junction) 1 Nội dung chương 4 1. Chuyển tiếp PN – Giới thiệu các khái niệm 2. Điều kiện cân bằng nhiệt 3. Miền nghèo 4. Điện dung miền nghèo 5. Đặc tuyến dòng-áp 6. Các mô hình của diode bán dẫn 7. Điện tích chứa và quá trình quá độ 8. Đánh thủng chuyển tiếp 9. Chuyển tiếp dị thể (Heterojunction) 10. Các loại diode bán dẫn 11. Giới thiệu các ứng dụng của diode bán dẫn 2 1 9/29/2010 4.7 Điện tích chứa và quá trình quá độ 3• Ở phân cực thuận, điện tử được bơm từ miền N vào miền P và lỗ được bơm vào từ miền P vào miền N. Khi đi qua chuyển tiếp, hạt dẫn thiểu số tái hợp với hạt dẫn đa số và suy giảm theo hàm mũ với khoàng cách đi được• Những đóng góp của các hạt dẫn thiểu số này dẫn đến có dòng điện và tích trữ điện tích trong chuyển tiếp P-N.• Ta xét điện tích được tích trữ này, hiệu ứng của nó lên điện dung tiếp xúc, và ứng xử quá độ của chuyển tiếp P-N do những thay đổi đột ngột ở phân cực. 4 2 9/29/2010 4.7.1 Tích trữ hạt dẫn thiểu số (Minority-Carrier Storage)• Điện tích của những hạt dẫn thiểu số được bơm vào trên đơn vị diện tích được chứa trong miền N trung hòa có thể được tìm bằng cách lấy tích phân những lỗ thừa trong miền trung hòa (phần hình vẽ có tô đen), dùng phương trình 51: Chú thích: 5 • Ta cũng có biểu thức tương tự cho những điện tử được tích trữ trong miền P trung hòa. Số hạt dẫn thiểu số tích trữ được phụ thuộc vào cả chiều dài khuếch tán L và mật độ điện tích ở cạnh (biên) miền nghèo. Ta có thể biểu diễn điện tích chứa theo dòng bơm vào. Từ các phương trình 52 và 75, ta có (76) • Phương trình trên phát biểu rằng lượng điện tích chứa là tích số của dòng điện và thời gian sống của hạt dẫn thiểu số. Có điều này là do lỗ (được bơm vào) lại khuếch tán nữa vào miền N trước khi tái hợp nếu thời gian sống của chúng dài hơn, như vậy có nhiều lỗ được tích trữ hơn. 6 3 9/29/2010 4.7.2 Điện dung khuếch tán• Điện dung miền nghèo được xét trước đây thì dùng cho điện dung chuyển tiếp khi nó được phân cực ngược.• Khi chuyển tiếp được phân cực thuận, có thêm đóng góp đáng kể vào điện dung chuyển tiếp từ sự sắp xếp lại của điện tích chứa trong các miền trung hòa. Đó chính là điện dung khuếch tán Cd, có được từ diode thật khi hạt dẫn thiểu số di chuyển qua miền trung hòa do khuếch tán.• Điện dung khuếch tán của lỗ được tích trữ trong miền N trung hòa có được bằng cách áp dụng định nghĩa Cd = AdQp/dV vào phương trình 75 = Ip/VT = Gp (77) với A là diện tích mặt cắt ngang của dụng cụ, p là thời gian sống của hạt dẫn thiểu số, và G là điện dẫn của chuyển tiếp. Ta có thể7 thêm đóng góp Cd do điện tử chứa trong trường hợp đáng kể đến. • Với chuyển tiếp p+-n (np0 9/29/2010 Mạch tương đương tín hiệu nhỏ của diode (a) Mô hình chưa kể đến RS và LS (c) C phụ thuộc vào phân cực 9(b) Mô hình kể đến RS (điện trở khối) và LS (điện cảm dây dẫn) Differential capacitance 10 5 9/29/2010 Differential capacitance • The maximum of the differential capacitance is observed under forward bias conditions. Under reverse bias conditions the differential capacita ...
