半导体器件物理-理想PN结与实际情况偏离

Reverse Biasing • Carrier densities in the depletion region below the equilibrium concentrations,resulting in increased carrier generation
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理想PN结直流伏安特性的定量分析.10
I ( A)
V (V )
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Physics of Semiconductor device 一、Ideal vs. Real IV-Characteristic
1.正向特性的两点偏离
一般的电流范围内，实际情况基本理想模型符合； 在很小电流范围：实际电流大于理想电流模型结果； 大电流范围：实际电流小于理想模型结果。 而且很小电流范围与大电流范围，电流与外加电压的关系为 ：Exp（eVa/2kT）
3.实际I-V曲线与理想I-V曲线的对比
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Physics of Semiconductor device 二、势垒产生电流对反向电流的影响

Deviations from ideal diode characteristic: • Reverse-bias breakdown • Non-saturating “saturation” current • Diode characteristic in forward direction deviates from ideal exponential behavior at low and high currents
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Physics of Semiconductor Devices
双极型器件物理(双语)
游海龙
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Physics of Semiconductor device
第一章：PN结二极管
1－1 平衡PN结定性分析 1－2 平衡PN结定量分析 1－3 理想PN结直流伏安特性 1－4 实际（Si）PN结直流I-V特性与理想模型的偏离 1－5 PN结交流小信号特性 1－6 PN结瞬态特性 1－7 PN结击穿 1－8 二极管模型和模型参数
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1.定性分析：
Physics of Semiconductor device 二、势垒产生电流对反向电流的影响
耗尽层载流子的热复合－产生，是室温下硅pn结在正向小偏 压和全部反向偏压下的电流远大于理论预测值的主要原因。
有外加偏压时，耗尽层中任一点的载流子浓度满足如下公式
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Physics of Semiconductor device 二、势垒产生电流对反向电流的影响
2.定量分析：
Carrier concentrations in depletion region are small: n ≈ 0 « ni and p ≈ 0 « ni, thus the integral becomes
n( x ) p( x ) n e
2 i
eV
kT
2 n i forward bias 2 ni reverse bias
耗尽层

正偏：有净复合 反偏：有净产生
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Physics of Semiconductor device 二、势垒产生电流对反向电流的影响
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Physics of Semiconductor device 附 本节专业词汇
PN Junction I-V Characteristics: • Current increases exponentially in forward direction • Small saturation current I0 in reverse direction • Saturation current strongly depends on ni, i.e. on the temperature and the semiconductor material • Saturation current is proportional to the minority carrier density • Contribution of the lower doped side of the pnjunction dominates the saturation current
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Physics of Semiconductor devracteristic
在绝大多数电压范围内，特性曲线与理论结果相吻合。正向偏 置电流随外加电压迅速上升，而反向偏置电流在大部分测量电 压范围内都保持很小且几乎为零。
正向：只有中等电流时，理 论与实验符合 反向：实验值大于理论值， 且随反向偏压的增加缓慢 的增加。
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回顾 理想PN结伏安特性的定性分析
PN结二极管具有单向导电 Forward Bias
Reverse Bias
Equilibrium
图8.7 PN结直流伏安特性
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第七讲实际（Si）PN结直流I-V特性与理想的偏离
1
Ideal vs. Real IV-Characteristic
2
势垒产生电流对反向电流的影响
3
势垒复合电流对正向小电流特性的影响
4
大注入对PN结正向大电流特性
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理想PN结直流伏安特性的定量分析.6
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Physics of Semiconductor device 一、Ideal vs. Real IV-Characteristic
2.反向特性的两点偏离
实际反向电流大于理想模型结果； 实际反向电流不饱和，即随着反偏电压绝对值的增大而增大