關瞬態

pn結二極體常用來製作電開關。在正偏狀態，即開態，很小的外加電壓就能產生相對較大的電流；在反偏狀態，即關態，只有很小的電流存在於pn結內。我們感興趣的開關電路參數就是電路的開關速度。二極體由“開”態轉變為反偏“關”態的過程稱為關瞬態。

基本介紹

• 中文名：關瞬態
• 外文名：turn-off transient
• 學科：半導體物理

概述

二極體由“開”態轉變為反偏“關”態的過程稱為關瞬態。圖1給出了實現上述操作的電路，該電路在t=0時，將轉換外加偏壓。在t<0時，正偏電流為：，正偏電壓下的少子濃度分布如圖2所示。

圖1 將二極體由正偏變為反偏的簡單電路

p區與n區均存在過剩少數載流子。邊緣處的過剩少子濃度由正偏pn結電壓維持。當外加電壓由正偏變為反偏時，空間電荷邊緣處的少子濃度就不能再維持，於是他們開始衰減，如圖3所示。

空間電荷區邊緣處少子濃度值的快速衰減形成了很大的濃度梯度，於是電流方向就會變成反偏方向。

存儲時間

假設在上述情形中，反偏二極體壓降相對於很小，於是反偏電流近似為。pn結的電容不允許結壓降立即變化。假設的值比上式的絕對值大，則pn結上就有正向壓降，這與前述的反偏電流假設相矛盾。假如比上式的絕對值小，則pn結上就有反向壓降，這就意味著結的壓降有了瞬間的變化。由於上式確定了的大小，因此反偏電流密度梯度為常量；於是，就有了圖3所示的空間電荷區邊緣少子濃度隨時間的變化。在時，近似為常量，其中稱為存儲時間，存儲時間即為空間電荷區邊緣少子濃度達到熱平衡值時所經歷的時間。在之後，結上的壓降開始發生變化。