閾值電壓指的是 PN 結(jié)正向偏置電壓增加到一定程度時開始大量導(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)計參數(shù)密切相關(guān)。

1.材料特性對閾值電壓的影響

半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)、摻雜濃度等因素會直接影響 PN 結(jié)中載流子的分布與輸運。其中，能帶結(jié)構(gòu)決定了載流子激發(fā)所需的電場和熱能，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)計參數(shù)對閾值電壓的影響

器件的設(shè)計參數(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較大，閾值電壓也會隨之升高。

3.閾值電壓的計算方法

PN 結(jié)的閾值電壓可以通過實驗測量得到，也可以根據(jù)器件參數(shù)及材料特性計算。常用的計算公式包括 Shockley 方程、兩點法、三點法等。其中 Shockley 方程是一種基于 PN 結(jié)物理模型的公式，可以通過簡單的代數(shù)運算得到。

閾值電壓怎么求

在電路設(shè)計和分析中，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驗測量和計算方法。

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)行測量。根據(jù)閾值電壓時 PN 結(jié)反向?qū)〞r電流由下降變?yōu)樯仙奶攸c，通過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在不同電壓下施加矩形脈沖，并測量 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方程計算

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