晶體管2.7.ppt

1、2.7 PN 結(jié)的開關(guān)特性,PN 結(jié)具有單向?qū)щ娦?，可?dāng)作開關(guān)使用。,理想開關(guān)的特性 直流特性：“開” 態(tài)時電壓為 0，“關(guān)” 態(tài)時電流為 0 。 瞬態(tài)特性：打開的瞬間應(yīng)立即出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)電流，關(guān)斷的瞬間電流應(yīng)立即消失。,本節(jié)將討論實際 PN 結(jié)的開關(guān)特性。,正向時，,理想情況，,實際情況，,可見，rs 越小，E1 越大，則越接近于理想情況。,2.7.1 PN 結(jié)的直流開關(guān)特性,反向時，,理想情況，,實際情況，,可見，gl 越小，則越接近于理想情況。另外，為增大 If 與 Ir 之間的差別，應(yīng)采用較大的 E1 。,2.7.2 PN 結(jié)的瞬態(tài)開關(guān)特性,ts 稱為存儲時間，tf 稱為下降時間，tr =

2、ts + tf 稱為反向恢復(fù)時間。tr 持續(xù)的過程稱為 反向恢復(fù)過程。,當(dāng) E = - E2 的持續(xù)時間小于 tr 時，則 PN 結(jié)在反向時也處于導(dǎo)通狀態(tài)，起不到開關(guān)的作用。,t,t,E,E1,-E2,I,ts,tf,I0,0,2.7.3 反向恢復(fù)過程,P區(qū),N區(qū),P區(qū),N區(qū),引起反向恢復(fù)過程的原因，是 PN 結(jié)在正向?qū)ㄆ陂g存儲在中性區(qū)中的非平衡少子電荷 Q 。,N 區(qū),以 P+N 結(jié)為例，正向穩(wěn)態(tài)時，,式（2-163）將作為求解電荷方程的 初始條件。式（2-164）就是空穴連續(xù)性方程的積分形式在穩(wěn)態(tài)時的簡化形式。,由此可得正向穩(wěn)態(tài)時 Q 與 If 之間有如下關(guān)系,（2-163）,（2-16

3、4）,或,當(dāng)電壓由 E1 突然變?yōu)?(-E2 ) 時，正是這個存儲在 N 區(qū)中的非平衡少子電荷 Q 為反向電流提供了電荷來源。,在 tr 期間，設(shè) PN 結(jié)上的電壓為 V(t) ，則 , N 區(qū)中非平衡少子的變化情形如下圖所示。,曲線 1 表示在 E 由 E1 變?yōu)?(-E2 ) 的一瞬間，此時，,曲線 1 4 為存儲過程，即 ts 期間，,這期間 Ir 變化不大。,E1,-E2,I,0,ts,曲線 4 6 為下降過程，即 tf 期間，,-E2,I,0,tf,I0,2.7.4 反向恢復(fù)時間 tr 的計算,仍以 P+N 結(jié)為例。由第一章例 1-6 ，得到空穴連續(xù)性方程的積分形式， 即空穴的電荷控

4、制方程，,為與本節(jié)的符號相一致，將 Ip 寫作 Ir ， 將 Qp 寫作 Q ，得,或,上式是一個關(guān)于 N 區(qū)中非平衡少子電荷 Q 的微分方程。可以明顯看出，存儲電荷的消失有兩個途徑：反向電流 Ir 的抽取和空穴的復(fù)合。,當(dāng) t = tr 時，Q(tr) = 0，所以令上式為 0，即可解出 tr ，,式中， 均取決于外電路。,為求解方便，假設(shè)在整個 tr 期間，Ir 保持 (E2/RL ) 不變。,初始條件：當(dāng) t = 0 時，Q (0) = p If ，則此微分方程的解為,(2) 從器件本身，應(yīng)降低少子壽命 p ，這樣一方面可減少正向時的存儲電荷 Q = p If ，同時可加快反向時電荷的復(fù)合。 通?？梢圆捎脫浇?、摻鉑、中子輻照或電子輻照等方法來引入復(fù)合中心，從而使 p 減小。,減小反向恢復(fù)時間 tr 的方法,(1) 從電路上，應(yīng)采用盡量小的 If (使存貯電荷 Q = p If 小) 和盡量大的 Ir ( 可加快對 Q