pn結的特性,PN結的擊穿特性,PN結的電容特性

PN結的擊穿特性：

當反向電壓增大到一定值時，PN結的反向電流將隨反向電壓的增加而急劇增 加，這種現(xiàn)象稱為PN結的擊穿，反向電流急劇增加時所對應的電壓稱為反向擊穿電壓，如上圖所示， PN結的反向擊穿有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種。
 1、雪崩擊穿：阻擋層中的載流子漂移速度隨內部電場的增強而相應加快到一定程度時，其動能足以把束縛在共價鍵中的價電子碰撞出來，產生自由電 子—空穴對新產生的載流子在強電場作用下，再去碰撞其它中性原子，又產生新的自由電子—空穴對，如此連鎖反應，使阻擋層中的載流子數量急
劇增加，象雪崩一樣。雪崩擊穿發(fā)生在摻雜濃度較低的PN結中，阻擋層寬，碰撞電離的機會較多，雪崩擊穿的擊穿電壓高。
2、齊納擊穿：當PN結兩邊摻雜濃度很高時，阻擋層很薄，不易產生碰撞電離，但當加不大的反向電壓時，阻擋層中的電場很強，足以把中性原子中的價電子直接從共價鍵中拉出來，產生新的自由電子—空穴對，這個過程 稱為場致激發(fā)。
        一般擊穿電壓在6V以下是齊納擊穿，在6V以上是雪崩擊穿。
3、擊穿電壓的溫度特性：溫度升高后，晶格振動加劇，致使載流子運動的平 均自由路程縮短，碰撞前動能減小，必須加大反向電壓才能發(fā)生雪崩擊穿具有正的溫度系數，但溫度升高，共價鍵中的價電子能量狀態(tài)高，從而齊納擊穿電壓隨溫度升高而降低，具有負的溫度系數。6V左右兩種擊穿將會同時發(fā)生，擊穿
      電壓的溫度系數趨于零。
4、穩(wěn)壓二極管：PN結一旦擊穿后，盡管反向電流急劇變化，但其端電壓幾 乎不變（近似為V(BR)，只要限制它的反向電流，PN結 就不會燒壞，利用這一特性可制成穩(wěn)壓二極管，其電路符號及伏
安特性如上圖所示：其主要參數有： VZ 、 Izmin 、 Iz 、 Izmax

電壓才能發(fā)生雪崩擊穿具有正的溫度系數，但溫度升高，共價鍵中的價電子能量狀態(tài)高，從而齊納擊穿電壓隨溫度升高而降 低，具有負的溫度系數。6V左右兩種擊穿將會同時發(fā)生，擊穿電壓的溫度系數趨于零。

PN結的電容特性：
PN結除具有非線性電阻特性外，還具有非線性電容特性，主要有勢壘電容和擴散電容。
  1、勢壘電容：勢壘區(qū)類似平板電容器，其交界兩側存儲著數值相等極性相反的離子電荷，電荷量隨外加電壓而變化，稱為勢壘電容，用CT表示。
                                       CT = - dQ/dV
        PN結有突變結和緩變結，現(xiàn)考慮突變結情況（緩變結參見《晶體管原 理》），PN結相當于平板電容器，雖然外加電場會使勢壘區(qū)變寬或變窄            但這個變化比較小可以忽略，
則CT=εS/L，已知動態(tài)平衡下阻擋層的寬度L0，代入上式可得：

CT不是恒值，而是隨V而變化，利用該特性可制作變容二極管。

2、 擴散電容：多子在擴散過程中越過PN結成為另一方的少子，       當PN結處于 平衡狀態(tài)（無外加電壓）時的少子稱為平衡少子 可以認為阻擋層以外的區(qū)域內平衡少子濃度各處是一樣的，當PN結處于正向偏置時，N區(qū)的多子自由電子擴散到P區(qū)成為 P區(qū)的非平衡少子，由于濃度差異還會向P 區(qū)深處擴散，距交界面越遠，非平衡少子濃度越低，其分布曲線見[PN 結的伏 安特性]。當外加正向電壓增大時，濃度分布曲線上移，兩邊 非平 衡少子濃度增加即電荷量增加，為了維持電中性，中性區(qū)內的非平衡多子濃度也相應增加，這就是說，當外加電壓增加時，P區(qū)和N區(qū)各自存儲的空穴和自由電子電荷量也增加，這種效應相當于在PN結上并聯(lián)一個電容，由于它是載流子擴散引起的，故稱之為擴散電容CD，由半導體物理推導得  CD=（ I + Is）τp/VT 推導過程參見《晶體管原理》。
當外加反向電壓時  I = Is ， CD趨于零。

3、 PN結電容： PN結的總電容Cj為CT和CD兩者之和Cj = CT+CD ，外加正向電 壓CD很大， Cj以擴散電容為主（幾十pF到幾千pF） ，外加反向電壓CD趨于零，Cj以勢壘電容為主（幾pF到幾十pF到）。
 4、變容二極管：PN結反偏時，反向電流很小，近似開路，因此是一個主要由勢壘電容構成的較理想的電容器件，且其增量電容值隨外加電壓而變化 利用該特性可制作變容二極管，變容二極管在非線性電路中應用較廣泛， 如壓控振蕩器、頻率調制等。