我們曾在文中反復提及,電壓是電場的積分,而電場是電荷的積分,所以要得到電壓的關斷瞬態(tài),就必須弄清楚電荷的分布以及積分的邊界。

如圖所示,關斷過程中,電場只存在于耗盡區(qū)(
à
)中。耗盡區(qū)中的空間電荷濃度等同于基區(qū)的摻雜濃度,余下就需要弄清楚
隨時間的變化關系
,下面我們做一個簡單的推導。
根據(jù)泊松方程易知,耗盡區(qū)寬度的表達式為:

其中,
為外加電壓(忽略了發(fā)射極的PN結電壓),
為耗盡區(qū)寬度。
對(6-59)兩邊取平方,再對時間求導可以得到耗盡區(qū)寬度隨時間變化率與電壓隨時間變化率之間的關系,如下,

上式右邊
實際上代表了單位面積的耗盡區(qū)電容,記為
,那么(6-60)可簡化為,

由此,我們建立了基區(qū)寬度與外加電壓隨時間的變化關系。回顧上一節(jié),我們建立了基區(qū)寬度與多余載流子分布,進而與電荷總量以及電流之間的時間變化關系,那么以
為紐帶,就可以建立瞬態(tài)過程中的電流、電壓之間的關系。

如圖所示,可以將耗盡區(qū)擴展過程等效為結電容
內(nèi)部電場變化的過程,那么
處的位移電流就代表了該位置的電子電流
。
注:所謂位移電流,這里主要描述的是耗盡區(qū)內(nèi)電場的變化,因此可以存在與真空或者介質中,并不會做功產(chǎn)生焦耳熱;相對應的是傳導電流,只能存在于導體中,定向移動則會做功產(chǎn)生焦耳熱。因此電容變化過程中的關系可以書寫如下:

(6-62)中除電流、電壓外,還有一個電容隨時間的變量
,因為電容與基區(qū)寬度
是相關聯(lián)的,而后者又是與
相關的,所以應該可以建立
與
之間的關系,從而消除電容項。
根據(jù)電容的定義表達式
,顯然
的乘積為常數(shù),所以


將
帶入(6-64)再帶入(6-62)結合式(6-59)即可消除電容項,得到電流與電壓關系式。
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