PN结

静电特性&理想二极管方程

击穿

pn结反向电压超过某个特定值后，反向电流会突然急速增大，这一现象叫pn结电击穿。

发生电击穿时的反向偏压VBR叫击穿电压。VBR是pn结反向能够承受的最大电压。

  • pn结电击穿不是破坏性的，即电击穿是一个可逆过程。击穿电压与pn结的结构以及掺杂分布有明确的关系，是可以预测的。
  • pn结电击穿是一种强电场效应，其物理机制有两种，一是雪崩击穿，二是齐纳击穿。

雪崩倍增

碰撞电离产生的载流子以及原有的载流子，在强电场的作用下重新获得足够高能量，继续通过碰撞再次产生电子-空穴对，载流子的这种增加过程称为倍增，持续的倍增称为雪崩倍增。雪崩倍增会导致载流子数目急剧增加。

发生雪崩倍增的条件：

  • 一是电场足够强，产生碰撞电离；
  • 二是高电场区要有一定的宽度。

外延层厚度W小鱼击穿所需要的耗尽层宽度时击穿电压和外延层厚度有关。

提高雪崩击穿电压的方法：

  • 降低结两边的掺杂浓度, 特别是低掺杂一侧的杂质浓度；
  • 深结（增大曲率半径, 减小边角电场）；
  • 采用结终端技术（目的是降低结的曲率效应）；
  • 降低表面电荷（表面钝化）。

齐纳击穿

本质上是量子力学中的隧道效应，只发生在两边重掺杂的情况。

原理

齐纳击穿的温度系数是负的，雪崩击穿的温度系数是正；光照对齐纳击穿没有明显的影响。

复合和产生电流

漂移电流IDIFF，复合电流I~R-G

大注入效应

大注入时, 被注入区的多子浓度将发生显著变化, 此区域电导率相对于平衡值明显增加, 这一现象称为电导调制效应。

大注入时, 不能认为外加电压全部降落在耗尽区, 此时, 准中性区的电场不能忽略。这种情况相当于大电流下有一个电阻与理想结串联。

大注入 非理想效应

交流小信号特性