Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 4: Chuyển tiếp PN (PN Junction) (Phần 2) - Hồ Trung Mỹ

Download

ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT

BMĐT

GVPT: Hồ Trung Mỹ

Môn học: Dụng cụ bán dẫn

Chương 4

Chuyển tiếp PN

(PN Junction)

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

4.6 Các mô hình

của diode bán dẫn

Các mô hình diode

(chưa xét đến đánh thủng ngược)

Mô hình diode lý tưởng

Mô hình sụt áp hằng

Mô hình với điện trở thuận

(xấp xỉ bậc 1)

(xấp xỉ bậc 2)

(xấp xỉ bậc 3)

• V =0.7V với Si

• r^O_D^Nlà điện trở thuận = dV/dI tại điểm Q (có V_DQ>V_ON) = V_T/I_DQ

Các cấp điện trở

• Bán dẫn hoạt động khác nhau với dòng điện DC và AC.

• Có 3 loại điện trở

– Điện trở tĩnh hay DC :

R_D= V_D/I_D

– Điện trở động hay AC:

r_d= ∆V_D/ ∆I_D

định nghĩa tổng quát hơn r_d= dV_D/dI_D( = V_T/I_Dở điểm V_D> V_ON)

– Điện trở AC trung bình: r_d= ∆V_D/ ∆I_D(từ điểm đến điểm)

Điện trở AC trung bình

Điện trở động r_d

Điện trở tĩnh R_D

 Mô hình tín hiệu nhỏ (Small Signal Model):

The diode I-V characteristics: I  I e^{V /nV}

assume V  V

giả sử

Đặc tuyến dòng-áp (I-V):





For an instantaneous voltage v (t): v (t)  V  v (t)

Với điện áp tức thời

then we have the instantaneous current i (t):

Thì ta có dòng điện áp tức thời là

i_D(t)  I_De^{v (t)/nV}

nghỉa là giả sử tín hiệu nhỏ

if v (t)/nV 1, that is, a small signal assumption

Nếu

v_d(t)

nV_T

I_D

i_D(t)  I_De^{v (t)/nV} I_D(1

)  I_D

v_d(t)

nV_T

Nếu

Since i_D(t)  I_D i_d(t)  DC  AC;

We can have the AC i-v components:

Ta có các thành phần i-v AC

I_D

i_d(t) 

v_d(t)

nV_T

So, we can also have the small-signal resistance (or the incremental resistance)

Vì vậy, ta có điện trở tín hiệu nhỏ

v_d(t)

nV_T

r_d



 

i_d(t) I_D

Circuit Model

Categories of Circuit I-V Models:

• Exponential (physical);

• Piecewise Linear;

• Constant Voltage Drop;

• Ideal-diode;

Non-Linear Model

• Small signal (linear approximation);

 Reference : Table 3_1

 Ideal-diode Model:

i  0, for v  0  OFF

i  any positive value  0, for v  0  ON

P N

 Example of the Branch Current Calculation :

(based on the ideal-diode model)

 Constant Voltage Drop Model:

i  0, for v  0.7

 OFF

0.7V

i  any positive value  0, for v  0.7  ON

9.3mA

0.7V

 Piecewise Linear Model:

i  0, for v  V_D,0

 OFF



V  V_D,0



, for v  V_D,0 ON

i 

r_D

9.1mA

V_D,0

 Terminal Characteristics of a Real Diode:

•Real I-V in normal scale

* The forward - bias diode current :

i  I_s(e^v/nv1)  I_se^v/nv

where

I_sis the saturation current or the scale current;

v_tis the thermal voltage ( 25mV);

n is the ideal factor.

For two diode currents I₁and I₂,

we can have

 

I₂

 

V₂ V₁ nV_tln

 2.3n V_tlog₁₀

 

I₁

 

 Temperature Effect on the diode current:

•At a given constant current the voltage drop

across the diode decreases by approximately

2mV for every 1C increase in temperature.

Ex. Using the fact that a silicon diode has I_s=10^-14A at 25 C

and that I_sincreases by 15% per C rise in temperature,

find the value of I_sat 125 C.

Sol :

I_s10^14A @ 25^C

I_s ? A @125^C

(T25^)

1^

I_s(T)  (115%)

I_s(25^)



I_s(125^)  (1.15)¹⁰⁰10^141.17410^8(A)

4.7 Điện tích chứa

và quá trình quá độ

• 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 khoảng

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.

Hình 17 (a) Sự phân bố

của hạt dẫn thiểu số khi có

phân cực thuận

Tải về để xem bản đầy đủ

53 trang myanh 25840 Free

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 4: Chuyển tiếp PN (PN Junction) (Phần 2) - Hồ Trung Mỹ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

bai_giang_dung_cu_ban_dan_chuong_4_chuyen_tiep_pn_pn_junctio.pdf