PN结对交流信号相位的影响(续)

当1个交流小信号被1个PN结和1个大电容分压,且该电容的电容值远大于PN结电容时,大电容两端的电压与PN结电容成正比,该信号的相位与PN结的电阻以及信号的频率有关.把PN结当作1个电容和1个电阻并联,可定性解释该信号的相位与PN结正向电阻、与加在PN结两端的直流反向偏压、在零直流偏压下与交流信号频率的关系.     

GaN发光二极管表观电容极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。正向偏压越大,测试频率越低,负电容现象越明显。测量到的负电容现象是表象,不存在负电容;提出GaN发光二极管p-n结的结电容在特定的正向电压范围内等效于可变电容。分析可变电容对正向交流小信号响应得到:特定参数的可变电容使结电容电流相位落后于交流小信号电压相位π/2,使得在测量中表现为负电容。发现表观电容-正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

PN结电容与正向直流偏压的关系

半导体PN结具有电容的性质．在正向直流偏压下,理论计算表明,PN结扩散电容的对数与正向偏压成正比．实验发现,当正向偏压小于30mV时,这种线性关系是成立的;当正向偏压大于30mV时,会偏离这种线性关系．由于PN结还具有电阻特性,对交流信号的相位有影响．随着正向偏压增大,交流信号的相位变化出现一极值．如果将PN结等效为一个电容和一个电阻并联,就可以定性解释这种变化关系．     

发光二极管负电容与复合发光关系

利用正向交流(ac)小信号方法对发光二极管(LED)的电容-电压特性进行测量,可以观察到发光二极管中的负电容现象。通过对复合发光机理和发光二极管p-n结进行分析,得到了发光二极管在特定的正向电压范围内,由于发光概率复合急剧变化出现了＜0的现象;当＜0时,分析发光二极管结电容在正向偏压下对交流小信号的响应得到发光二极管表观电容的电流相位落后交流小信号电压相位,发光二极管表观电容表现为一个负电容。首次得到了发光二极管负电容与复合发光的关系表达式。     

GaN发光二极管的负电容现象

采用串联等效电路分析了较大正向电压下半导体二极管的交流电学特性．由此可以同时测量结电容和串联电阻,并能判断二极管是否有界面层。首次发现了在较低的测试频率和较大的正向电压下,GaN二极管的结电容具有负值,并且测试频率越低,正向偏压越大,负电容现象越显著。这种负电容效应可能与大正向电压下强注入造成的电子-空穴复合发光有关。     

基于电容和电导特性分析GaN蓝光发光二极管老化机理

采用正向交流小信号方法测试和分析老化前后GaN发光二极管（LED）的电容-电压特性,结合串联电阻、理想因子、隧穿电流参数讨论负电容以及电导变化情况.基于L-V曲线定性分析老化前后负电容的阈值电压,老化之后样管的受主浓度降低,辐射复合概率下降,大量缺陷以及非辐射复合中心出现,对载流子俘获作用增强,造成负电容降低.反向偏压以及小正向偏压下,隧穿效应导致老化之后样管的电导增大;正向偏压大于2.2 V区域,考虑串联电阻效应,老化后样管电导减小.在分析LED电容-电压、光输出、电学特性曲线与老化机理基础上,通过实验论证以及理论解释表明,负电容以及电导特性可作为分析LED老化特性的参考依据. 关键词： GaN发光二极管 负电容 电导 老化机理     

利用电容-电压法研究GaN基双异质结发光二极管的结构特点

本文利用电容-电压法(C-V法)研究GaN基蓝光发光二极管的双异质结构,将测得的样品C-V曲线由变化中心处分为两部分,分别分析其PN结类型.接着通过液氮对二极管进行温度控制,得到不同温度下的C-V曲线及其对应的杂质浓度分布曲线,分析温度对两者的影响.最后由不同温度下的杂质浓度分布曲线,分析GaN基蓝光发光二极管的双异质结构.实验结果表明该GaN基双异质结蓝光二极管的PN结类型两边都为突变结,在不同温度下,样品的电容值随温度的升高呈增大趋势.双异质结构随温度的降低逐渐显著,当T=98 K时,双异质结构趋于理想情况.     

GaN发光二极管表观电阻极值分析

利用正向交流(ac)小信号方法对GaN发光二极管的电容-电压特性进行测量,可以观察到GaN发光二极管中的负电容现象。利用LED串联等效电路对表观电容和表观电阻进行了测量,表观电阻-正向电压曲线出现了一个极值点。通过对相关文献分析,提出负电容现象的根本原因是在较高的正偏下微分电容dQ/dU<0;推论出pn结的微分电容先随正向偏压的增大而急剧增大,当出现复合发光后随正向偏压的增大而减小,直到随正向偏压的增大而出现负值;正向偏置电压较大时,结电导电流的变化率根据I-V特性曲线取极大值,此时微分电容由于强复合效应已快速变小,表观电阻有极大值;得到了表观电阻极大值表达式。表观电阻与正向电压曲线的极值点与理论模型相吻合,证明了该理论模型的正确性。     

PN结伏安特性的实验研究

介绍了验证PN结伏安关系特性实验的实验原理,并利用绘图软件Origin7.5对实验数据进行处理.结果表明,PN结的扩散电流和两端的正向电压之间满足指数关系.通过与理论公式的比较,准确地测出了玻尔兹曼常数.     

集成PIN光敏元的CMOS探测器光电响应特性研究

传统的CMOS图像传感器一般采用基于LV-CMOS工艺的N阱/P型衬底制备的PN光电二极管或者PPD二极管作为光敏元。PIN光敏元具有结电容小、量子效率高的特点。采用HV-CMOS(高压CMOS)工艺可以实现CMOS电路与PIN光敏元的单片集成。本文研究了集成PIN光敏元的CMOS探测器的光电响应特性以及NEP随像素大小和复位电压的变化关系。研究表明,将光敏元从PN光电二极管改为PIN光电二极管后,像素电荷增益可以提高一个数量级左右;同时,像素的瞬态电荷增益要大于传统认为的1/Cpd,并与二极管的大小以及复位电压紧密相关。研究发现,小像素因其更高的电荷增益和更低的等效噪声,更加适合弱信号下的短积分时间快速探测。若配合微透镜的使用,小像素在微光探测方面可以获得更大的优势。     

利用Origin8.0作图分析PN结相关特性

利用Origin 8.0作出不同温度下PN结伏安特性曲线,通过曲线对PN结温度特性、伏安特性和死区电压进行分析,并得出结论:(1)若正向电流不变,则正向电压随着温度上升而线性下降;(2)随着温度的上升,PN结的伏安特性曲线向左移;(3)若正向电压不变,则正向电流随温度上升而急剧上升;(4)随着温度升高,PN结死区电压减小。     

研究RLC串联电路的时间特性实现对示波器捕获时间校准

当在RLC串联电路中输入正弦交流电时,改变电容大小,测量电容两端电压的变化,用Wolfram Mathematica 10.3进行数值模拟,理论上模拟出电容两端电压随电容变化的曲线.基于理论分析,提出了三点导致实验数据与理论曲线相差较大的假设,验证了三点假设的正确性.在此基础上,通过分析,知道实验数据与理论曲线的交点反...     

层状磁电复合材料谐振频率下的巨磁电容效应

对三明治复合结构Tb_xDy_1-xFe_2-y/Pb(Zr, Ti)O₃/Tb_xDy_1-xFe_2-y的电容与频率及磁场的函数关系进行了实验和理论研究. 实验发现,该复合材料样品的电容随频率的增加而出现多个谐振峰,并且其谐振点随磁场的增加而发生频移. 在谐振点附近,观察到样品的阻抗随磁场的增加由容抗性转变为感抗性,从而同时观察到巨大的正磁电容效应和负磁电容效应. 由复合材料的弹性力学本构方程出发,对该类样品的电容随频率及磁场的变化进行了理论模拟. 结果显示,模拟曲线与实验结果符合得很好. 理论表明该磁致伸缩/压电复合材料的磁电容效应源于磁场诱变的铁磁相柔顺系数. 关键词： 层状复合材料 界面弹性耦合 磁电容效应     

CdTe/CdS太阳电池I-V，C-V特性研究

测量了CdTe太阳电池器件从50kHz至1MHz频率范围的电容-电压特性，计算了吸收层的载流子浓度和空间电荷区的位置，电容-电压特性测试结果出现两个峰，峰特征与测试频率有关，用多结模型进行模拟分析，解释了实验结果.测量了电池从220K至300K的变温暗电流-电压特性，得出电池的反向暗饱和电流密度J₀和二级管理想因子A，分析了J₀，A随测量温度的变化,并讨论了电池器件的电流特性. 关键词： CdTe太阳电池 电流-电压特性 电容-电压特性     

单轴应变硅N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管电容特性模型

电容特性模型是单轴应变硅金属氧化物半导体场效应晶体管(Si MOSFET)和电路进行瞬态分析、交流小信号分析、噪声分析等的重要基础. 本文首先建立了单轴应变Si NMOSFET 的16 个微分电容模型, 并将微分电容的仿真结果与实验结果进行了比较, 验证了所建模型的正确性. 同时对其中的关键性栅电容C_gg 与应力强度、偏置电压、沟道长度、栅极掺杂浓度等的关系进行了分析研究. 结果表明, 与体硅器件相比, 应变的引入使得单轴应变Si NMOSFET器件的栅电容增大, 随偏置电压、沟道长度、栅极掺杂浓度的变化趋势保持不变.     

硅太阳能电池的调制载流子红外辐射动态响应与参数分析

建立了调制激光诱发硅太阳能电池的少数载流子密度波数学模型,并利用光致载流子辐射检测掺杂浓度、阻抗及载流子输运参数. 对频域响应曲线中的双弯曲效应进行了研究,构建了小交流信号作用的太阳能电池等效电路拓扑结构,仿真分析了不同掺杂浓度、阻抗电阻和载流子传输参数对频响曲线拐点的影响. 通过光致载流子辐射频域扫描实验与多参数拟合检测了单晶硅太阳电池的施/受主浓度、并联电阻和载流子输运参数. 结果表明：光致载流子辐射技术检测大面积太阳能电池频响曲线的双弯曲是由电容效应所引起的,建立的数学模型可定量描述和预测检测结果,并用于测量太阳能电池的掺杂浓度、电阻和载流子输运参数. 关键词： 调制自由载流子辐射 扫频检测 PN结电容 参数测量     

非简谐振动对石墨烯量子电容和热稳定性的影响

采用固体物理理论和方法,研究了单层石墨烯的量子电容和它的温度稳定性随温度和电压的变化规律,探讨原子非简谐振动对它的影响.结果表明:(1)当电压一定时,单层石墨烯的量子电容和温度稳定性系数均随温度升高发生非线性变化,电压小于2.3 V时,量子电容随温度升高而增大,温度稳定性系数随温度升高由缓慢变化到很快增大,电压高于2.3 V时,量子电容随温度升高先增大后减小,而其温度稳定性系数随温度升高由缓慢变化到很快减小.温度一定时,量子电容只在电压值为0.4～2.8 V范围内才变化较小,而电压值大于2.8 V时,量子电容迅速减小并趋于0;(2)与简谐近似相比,非简谐项会使石墨烯量子电容有所增大,且温度愈高,两者的差愈大,非简谐效应愈显著,温度为300 K时,非简谐的量子电容要比简谐近似的值大0.33%,而温度为1 000 K时,差值增大到1.47%;(3)电压在1.5～1.8 V之间,而温度低于800 K时,石墨烯量子电容的温度稳定性系数最小且不随温度而变,储能性能的温度稳定性最好;(4)非简谐项会使它的量子电容热稳定性系数比简谐近似的值增大,且增大的情况与温度有关,当温度为400 K时量子电容热...     

未耗尽载流子对P-N结反向特性的影响

本文研究了P⁺-N结中载流子未耗尽时的二极管反向伏安特性和在大电流密度下合金晶体管集电极特性。首先,对雪崩击穿的机构,推导了载流子未耗尽时的P⁺-N结反向电流与电压的关系式。结果指出,倍增因子M不仅和加在结上的电压大小有关系,而且和流过结的电流J有关系。理论分析可以证明,当二极管几何结构满足一定条件时,可以观察到由于载流子对空间电荷的贡献不能忽略时所导致的等效电阻对P⁺-N结反向伏安特性的影响。用脉冲方法测量了锗合金二极管反向击穿后的伏安特性,实测结果和理论值很符合。其次,从理论上考虑了集电结中未耗尽载流子作用后,推导了P-N-P合金晶体管在大电流密度下集电结的雪崩倍增特性。由结果可见,晶体管在大电流密度下,集电结的倍增因子M不仅和电压有关系,而且和发射极的电J_e有关系。分析指出,由于P-N结中未耗尽载流子的作用,在共发射极线路、基极断路时,若合金管电流放大系数α₀在1/2.3～1范围内将会出现负阻。这个负阻已经被实验所证实。实验得至的整个负阻范围内的伏安特性与理论值符合较好。实验是在脉冲电流下进行的。并且在不同的环境温度下进行了测量。实验结果表明,随温度的升高整个负阻区的伏安曲线向电压高的方向有很微小的移动。这说明负阻的产生不是由于热效应引起,而是由于在大电流密度下的合金管的集电结中载流子不耗尽的结果。     

面向等离子体合成射流应用的微秒脉冲源研制

为了产生高能等离子体合成射流,设计了一台面向等离子体合成射流应用的微秒脉冲源,输出电压为10 kV,重复频率为100 Hz,可承受高达250 A的放电电流。详细介绍了微秒脉冲源的工作原理,比较了不同放电电容对脉冲变压器原边电流及输出电压的影响。进一步将所设计的微秒脉冲源成功应用于等离子体合成射流实验中,研究了不同间距对等离子体合成射流的影响,比较了有无放电电容条件下的能量消耗率。实验结果表明:不同放电电容在相同激励器间距的条件下,击穿电压基本相同;击穿电压随激励器间距增大而增大。有放电电容能产生较大的放电电流,且电流值随电容值的增大而增大。有放电电容条件下的能量消耗率比无放电电容要高,易于产生高能的等离子体合成射流。     

晶格匹配In_(0.17)Al_(0.83)N/GaN异质结电容散射机制

制备了晶格匹配In_(0.17)Al_(0.83)N/GaN异质结圆形平面结构肖特基二极管,通过测试和拟合器件的电容-频率曲线,研究了电容的频率散射机制.结果表明:在频率高于200 kHz后,积累区电容随频率出现增加现象,而传统的电容模型无法解释该现象.通过考虑漏电流、界面态和串联电阻等影响对传统模型进行修正,修正后的电容频率散射模型与实验结果很好地符合,表明晶格匹配In_(0.17)Al_(0.83)N/GaN异质结电容随频率散射是漏电流、界面态和串联电阻共同作用的结果.