1、1-7 PN結(jié)的開關(guān)特性 由于PN 結(jié)具有單向?qū)щ娦?，故可用作開關(guān)。 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：打開的瞬間立即出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)電流，關(guān)斷的瞬間電流立即消失。 本節(jié)討論實際 PN 結(jié)的開關(guān)特性。 正向時:理想情況：實際情況： 這時If 只取決于外電路。 可見，rs 越小，E1 越大，則越接近于理想情況。1、正向壓降與反向電流 反向時:理想情況：實際情況： 當(dāng) gl 很小時， 另外，為增大 If 與 Ir 之間的差別，也應(yīng)采用較大的 E1 。2、開關(guān)速度 t s 稱為 存儲時間，t f 稱為 下降時間，t r= t s+ t f 稱為 反向恢

2、復(fù)時間。t r 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t r 時，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。 實際 PN 結(jié)的電流隨階躍電壓的變化情形： t t E E1 -E2 I ts t f I0 0 3、反向恢復(fù)過程 引起反向恢復(fù)過程的原因，是PN 結(jié)在正向?qū)ㄆ陂g存貯在中性區(qū)中的非平衡少子電荷。 N區(qū) 現(xiàn)以P+N 結(jié)為例。正向穩(wěn)態(tài)時有： 上式將作為后面求解電荷方程時的初始條件，同時后一個式子就是空穴連續(xù)性方程的積分形式在穩(wěn)態(tài)時的簡化形式。 當(dāng)電壓由E1 突然變?yōu)?-E2 )時，正是這個存貯在N 區(qū)中的非平衡少子電荷Q0 為反向電流提供了電荷來源。 由此

3、可得正向穩(wěn)態(tài)時 Q0 與 If 之間有關(guān)系： 在t r 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 14 為存貯過程，即 t s 期間：這期間 Ir 變化不大。 E1 -E2 I 0 ts 曲線 46 為下降過程，即 t f 期間： -E2 I 0 t f4、t r 的計算 計算時仍 以 結(jié)為例。在緒論的例 6 中，我們已經(jīng)得到空穴連續(xù)性方程的積分形式， 也稱為空穴的電荷控制方程，即：為與本節(jié)的符號相一致，現(xiàn)將 Ip 寫作 Ir ， 將Qp 寫作 Q ， 即可得： 或： 上式是一個關(guān)于

4、N 區(qū)中非平衡少子電荷的微分方程。 從式中可以明顯地看出，存貯電荷的消失有兩個途徑，即 Ir 的抽取與復(fù)合。 當(dāng) 時， 所以令上式為 0，可解出 ： 上式中， 均取決于外電路。 為使求解方便，假設(shè)在整個 t r 期間， Ir 保持 (E2/RL )不變， 則此微分方程的解為: 初始條件為，當(dāng) t = 0 時： (2) 從器件本身，應(yīng)降低少子壽命 p ，這一方面可減少正向時的存貯電荷Q0 = p If ，同時可加快反向時電荷的復(fù)合。 通常可采用摻金、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 減少。5、減小 t r 的方法 (1) 從電路上，應(yīng)采用盡量小的 If ( 使存貯電荷Q0 = p If 小) 和盡量大的 Ir