閾值電壓指的是 PN 結(jié)正向偏置電壓增加到一定程度時(shí)開(kāi)始大量導(dǎo)通的電壓值。它與半導(dǎo)體材料本身的特性以及器件的設(shè)計(jì)參數(shù)密切相關(guān)。

1.材料特性對(duì)閾值電壓的影響

半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)、摻雜濃度等因素會(huì)直接影響 PN 結(jié)中載流子的分布與輸運(yùn)。其中，能帶結(jié)構(gòu)決定了載流子激發(fā)所需的電場(chǎng)和熱能，而摻雜濃度則決定了 PN 結(jié)中進(jìn)入正向擊穿狀態(tài)所需要的電荷密度。

2.設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)閾值電壓的影響

器件的設(shè)計(jì)參數(shù)包括 PN 結(jié)的面積、材料厚度等。面積越小，相同的電荷密度下所需的總電荷量就越少，導(dǎo)致閾值電壓降低；反之，面積越大，則所需的電荷密度相對(duì)較大，閾值電壓也會(huì)隨之升高。

3.閾值電壓的計(jì)算方法

PN 結(jié)的閾值電壓可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到，也可以根據(jù)器件參數(shù)及材料特性計(jì)算。常用的計(jì)算公式包括 Shockley 方程、兩點(diǎn)法、三點(diǎn)法等。其中 Shockley 方程是一種基于 PN 結(jié)物理模型的公式，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算得到。

閾值電壓怎么求

在電路設(shè)計(jì)和分析中，確定 PN 結(jié)的閾值電壓十分重要。以下介紹幾種常用的電路實(shí)驗(yàn)測(cè)量和計(jì)算方法。

1.負(fù)阻法

負(fù)阻法需要借助可調(diào)電源和穩(wěn)流源構(gòu)成的電路，在正向偏壓下進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)閾值電壓時(shí) PN 結(jié)反向?qū)〞r(shí)電流由下降變?yōu)樯仙奶攸c(diǎn)，通過(guò)改變電源電壓的方式觀察 PN 結(jié)正向電流的變化，可以得到閾值電壓。

2.雙向矩形脈沖法

雙向矩形脈沖法通過(guò)在不同電壓下施加矩形脈沖，并測(cè)量 PN 結(jié)正向電流和反向電流的變化，得到不同電壓下 PN 結(jié)閾值電壓的范圍和平均值。

3.Shockley方程計(jì)算

Shockley 方程可以通過(guò) PN 結(jié)物理模型直接推導(dǎo)得出。通過(guò)對(duì) PN 結(jié)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及半導(dǎo)體材料特性進(jìn)行測(cè)量或估算，可以得到 Shockley 方程中所需的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出 PN 結(jié)的閾值電壓。