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1、2021-10-26模電課件136 PN結(jié)電容效應(yīng)及應(yīng)用結(jié)電容效應(yīng)及應(yīng)用 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型PN結(jié)面積小，結(jié)電容很小，能在甚高頻乃至微波波段完結(jié)面積小，結(jié)電容很小，能在甚高頻乃至微波波段完成混頻或檢波成混頻或檢波 面接觸型面接觸型PN結(jié)面積大，極間電容大，可流過的直流或低頻電流大，結(jié)面積大，極間電容大，可流過的直流或低頻電流大，適用頻率低適用頻率低 PN結(jié)電容結(jié)電容CJ包括勢壘電容包括勢壘電容CT和擴(kuò)散電容和擴(kuò)散電容CD 電容是一種能儲存電荷電容是一種能儲存電荷( (充電充電) )和釋放電荷和釋放電荷( (放電放電) )的元件的元件 C CJ J=C=CT T +C+CD D 2021-10-2

2、6模電課件1勢壘電容勢壘電容CT 當(dāng)反偏電壓當(dāng)反偏電壓UUD D增大增大 UUD D時(shí)時(shí) DDTUQdUdQC UDPNPN勢壘電容示意圖勢壘電容示意圖ISUD+UD+Q- -Q相當(dāng)于對相當(dāng)于對PNPN結(jié)充電結(jié)充電 同理，當(dāng)同理，當(dāng)UUD D減小減小 UUD D時(shí)時(shí) PNISUDUD-UD+Q- -Q相當(dāng)于相當(dāng)于PNPN結(jié)放電結(jié)放電 DDTUQdUdQC 可見，勢壘電容可等效為一個(gè)極可見，勢壘電容可等效為一個(gè)極板距離隨外加電壓變化的平行板板距離隨外加電壓變化的平行板電容，極板距離就相當(dāng)于空間電電容，極板距離就相當(dāng)于空間電荷區(qū)的寬度。荷區(qū)的寬度。2021-10-26模電課件2 擴(kuò)散電容擴(kuò)散電容C

3、D 可見，勢壘電容可等效為一個(gè)極可見，勢壘電容可等效為一個(gè)極板距離隨外加電壓變化的平行板板距離隨外加電壓變化的平行板電容，極板距離就相當(dāng)于空間電電容，極板距離就相當(dāng)于空間電荷區(qū)的寬度。荷區(qū)的寬度。QPQN載流子平衡濃度載流子平衡濃度x正偏正偏PN結(jié)非平衡少子濃度分布結(jié)非平衡少子濃度分布載流子濃度載流子濃度PNUQPQNU+U當(dāng) 正 偏 電 壓當(dāng) 正 偏 電 壓 UD增 大 到增 大 到UD+UD時(shí)時(shí) 相當(dāng)于電容的充電相當(dāng)于電容的充電 當(dāng)外加正偏電壓變化時(shí)，當(dāng)外加正偏電壓變化時(shí)，PN結(jié)外擴(kuò)散區(qū)內(nèi)累積的非平衡結(jié)外擴(kuò)散區(qū)內(nèi)累積的非平衡載流子數(shù)變化引起的電容效載流子數(shù)變化引起的電容效應(yīng)，稱為擴(kuò)散電容應(yīng)

4、，稱為擴(kuò)散電容 擴(kuò)散電容用符號擴(kuò)散電容用符號CD表示表示 )(SDTDIIUC是非平衡載流子的平均壽命，是非平衡載流子的平均壽命，ID是正向電流。上式說明是正向電流。上式說明CD與與ID成成正比。正比。CD比比CT大，一般大，一般CD在數(shù)十在數(shù)十pF001F范圍內(nèi)。當(dāng)反偏時(shí)，范圍內(nèi)。當(dāng)反偏時(shí)，ID = -IS，故，故CD=0 2021-10-26模電課件3 變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 PN結(jié)總電容結(jié)總電容CJ = CT +CD，稱，稱CJ為的結(jié)電容為的結(jié)電容 正偏二極管的擴(kuò)散電容正偏二極管的擴(kuò)散電容CD比勢壘電容比勢壘電容CT大，大，CJ以以CD為主為主加反向偏壓時(shí)，加反向偏壓時(shí)，CD=0，CJ以以

5、CT為主為主 二極管高頻小信號模型二極管高頻小信號模型ididCDCTrd一般當(dāng)信號角頻率一般當(dāng)信號角頻率較低時(shí)，較低時(shí)，rd l/（CJ） ，CD和和CT的容的容抗很大，相當(dāng)于開路，二極管抗很大，相當(dāng)于開路，二極管的小信號模型中只有的小信號模型中只有rd 當(dāng)頻率很高時(shí)當(dāng)頻率很高時(shí) 2021-10-26模電課件如果使二極管如果使二極管反偏反偏，這時(shí)，這時(shí)CD=0CDrdidCT反向電阻反向電阻rd很大，反偏二極管在高很大，反偏二極管在高頻時(shí)可以當(dāng)作電容器來使用，頻時(shí)可以當(dāng)作電容器來使用，idCT )1()0(UuCCDTT U為為PN結(jié)內(nèi)建結(jié)內(nèi)建電壓，電壓，CT (0)是是反向偏壓反向偏壓UD

6、0V時(shí)的勢壘電時(shí)的勢壘電容。容。稱為變?nèi)莘Q為變?nèi)葜笖?shù)指數(shù) 變?nèi)莨艿碾娐贩栕內(nèi)莨艿碾娐贩?U+UUDCT(0)CT變?nèi)莨艿膲嚎靥匦郧€變?nèi)莨艿膲嚎靥匦郧€變?nèi)荻O管變?nèi)荻O管 變?nèi)莨軓V泛應(yīng)用于高頻電路變?nèi)莨軓V泛應(yīng)用于高頻電路 2021-10-26模電課件特殊二極管特殊二極管 1光敏二極管光敏二極管 光敏二極管的符號光敏二極管的符號-4-4-8-8-12-12-50-50I/ /AAUD / V光電二極管的光電二極管的PN結(jié)特性曲線結(jié)特性曲線E=400lxE=200lx反向電流與光照度反向電流與光照度E成正比關(guān)系成正比關(guān)系 2 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 發(fā)光二極管的符號發(fā)光二極管的符號二極管型光電耦合器二極管型光電耦合器3 激光二極管激光二極管 發(fā)光二極管的符號發(fā)光二極管的符號