上一章我們講到了載流子濃度與電流的關系,并且知道了載流子在I區的濃度分布是非對稱的。
在得知和和電流的關系表達式后,根據微觀電流漂移電流和電流關系:
令, ,即可求得I區域的電場表達式,
其中,同樣近似認為將電子濃度表達式代入上式,并對電場進行積分,即可得到I區域的電壓(過程較為繁瑣,讀者若感興趣可以自行推導)。從的表達式容易看出,前后兩項的表達式中均包含電流,因此積分約掉后與電流無關。即PIN結構中I區的壓降與電流大小無關。
回顧在第二章電荷分布中,我們分析了PN結內部勢壘,可知陽極和陰極的電勢差為,
令,下圖是大注入載流子壽命分別為和,PIN區域導通壓降隨厚度的變化趨勢。
可以看出來,導通壓降隨厚度的變化并非單調變化,而存在最優厚度,這對雙極性器件的設計很有指導意義。綜合上述推導,可以得到一個PIN結構的IV表達式如下(過程略去)其中為雙極擴散長度,
其中,。下圖是情況下,函數隨的變化趨勢。
可以看出函數的最大值出現在附近。說明當I區域的厚度大約為2倍時,具有最小值。
文末總結
1、I區域的電場表達式:,PIN結構中I區的壓降與電流大小無關;
2、導通壓降隨厚度的變化并非單調變化,存在最優厚度,對雙極性器件的設計具有指導意義。
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