Bài giảng Dụng cụ bán dẫn: Chương 4 (Phần 2) - GV. Hồ Trung Mỹ

Chia sẻ: Lộ Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong phần này sẽ trình bày các nội dung: Các mô hình của diode bán dẫn, điện tích chứa và quá trình quá độ, đánh thủng chuyển tiếp, chuyển tiếp dị thể (Heterojunction). Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Dụng cụ bán dẫn: Chương 4 (Phần 2) - GV. Hồ Trung Mỹ

ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT BMĐT GVPT: Hồ Trung Mỹ Môn 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
4.6 Các mô hình của diode bán dẫn 3
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) • VON=0.7V với Si • rD là điện trở thuận = dV/dI tại điểm Q (có VDQ >VON) = VT/IDQ 4
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 : RD = VD/ID – Điện trở động hay AC: rd = ∆VD/ ∆ID định nghĩa tổng quát hơn rd = dVD/dID ( = VT/ID ở điểm VD > VON) – Điện trở AC trung bình: rd = ∆VD/ ∆ID (từ điểm đến điểm) Điện trở tĩnh RD Điện trở động rd Điện trở AC trung bình 5
 Mô hình tín hiệu nhỏ (Small Signal Model): Đặc tuyến I-V The diode dòng-áp (I-V): characteristics: I D  Ise V D /nVT  assume giả sử VD  VT  For an Với instantaneous điện áp tức thờivoltage v D (t): v D (t)  VD  v d (t) thenta Thì wecóhave dòngtheđiện instantaneous current áp tức thời là i D (t): i D (t)  I D e vd (t)/nVT nghỉa Nếuif v d (t)/nVT  1, that is,làa giả sử tín small hiệuassumption signal nhỏ v d (t) I i D (t)  I D e vd (t)/nVT  I D (1    )  I D  D v d (t) nVT nVT Nếu i D (t)  I D  i d (t)  DC  AC; Since We Ta có can cáchave thephần thành AC i-v i-vAC components: I i d (t)  D v d (t) nVT So, we can Vì vậy, ta cóalso điệnhave thehiệu trở tín small-signal nhỏ resistance (or the incremental resistance) v d (t) nVT rd   Ω i d (t) ID 6
Circuit Model Categories of Circuit I-V Models: • Exponential (physical); • Piecewise Linear; Non-Linear Model • Constant Voltage Drop; • Ideal-diode; • Small signal (linear approximation);  Reference : Table 3_1 7
8
9
10
 Ideal-diode Model: i  0, for v  0  OFF i  any positive value  0, for v  0  ON P N 11
 Example of the Branch Current Calculation : (based on the ideal-diode model) 12
i  Constant Voltage Drop Model: v i  0, for v  0.7  OFF 0.7V i  any positive value  0, for v  0.7  ON 9.3mA 0.7V 13
 Piecewise Linear Model: i  0, for v  VD,0  OFF i V  V  , D,0 for v  VD,0  ON rD 9.1mA VD,0 14
 Terminal Characteristics of a Real Diode: •Real I-V in normal scale 15
* The forward - bias diode current : i  I s (e v/n v t  1)  I s e v/n v t where I s is the saturation current or the scale current; v t is the thermal voltage (  25mV); n is the ideal factor. For two diode currents I1 and I 2 , we can have  I2   I2  V2  V1  nV t ln    2.3n Vt log 10    I1   I1  16
 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. 17
Ex. Using the fact that a silicon diode has Is=10-14 A at 25 C and that Is increases by 15% per C rise in temperature, find the value of Is at 125 C. Sol : I s  10 14 A @ 25 C Is  ? A @ 125 C (T  25 ) I s (T)  (1  15%) 1  I s (25 )  I s (125 )  (1.15)100 10 14  1.174 10 8 (A) 18
4.7 Điện tích chứa và quá trình quá độ 19
• 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 Hình 17 (a) Sự phân bố xúc, và ứng xử quá độ của chuyển của hạt dẫn thiểu số khi có tiếp P-N do những thay đổi đột ngột phân cực thuận ở phân cực. 20