Изучение электронно-дырочного перехода. Фетисов И.Н. - 5 стр.

                                                  5

                ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАЕТЕРИСТИКА ИДЕАЛЬНОГО ЭДП

      Для включения ЭДП в электрическую цепь на кристалл с обеих сторон наносят специально
изготовленные контакты, которые не обладают вентильным свойством и имеют малое
сопротивление. В результате получают полупроводниковый диод. К диоду можно подключить
источник напряжения U, при этом через диод будет протекать ток I. Зависимость I(U) называют
вольт-амперной характеристикой ЭДП (диода). Рассмотрим элементарную теорию, описывающую
процессы в диоде при ряде упрощений реальной картины.
   В зависимости от значения питающего напряжения и полярности источника изменяется высота
барьера в ЭДП при неизменной полярности двойного слоя зарядов. Поскольку неосновные
носители "скатываются" с барьера, ток неосновных носителей остается постоянным при
изменениях высоты барьера. Ток основных носителей, которые "взбираются" на барьер, очень
чувствителен к его высоте: при повышении барьера он быстро уменьшается до нуля, а при
понижении барьера может возрасти на несколько порядков. Чтобы получить зависимость тока от
напряжения, необходимо знать энергетический спектр частиц. В целом эта зависимость довольно
сложная, но для описания процессов в ЭДП необходимо знать только самую "энергетическую"
часть спектра, "хвост" распределения, поскольку в практических случаях только самые быстрые
частицы способны преодолеть барьер. Спектр таких быстрых электронов экспоненциальный, т.е.
концентрация электронов проводимости с энергией больше, чем Е, убывает с энергией по закону

        N(≥E)=B exp(-E/(kT)),         (3)

Где B – постоянная (точнее, слабо зависит от температуры). Дырки имеют такой же
энергетический спектр.
    Если "плюс" источника напряжения U соединить с n-областью, а "минус" - с р-областью, то
высота барьера увеличится на qU. В этом случае говорят, что к диоду приложено обратное
смещение (рис. 2в). В соответствии с энергетическим спектром (3), число основных носителей,
преодолевающих более высокий барьер, уменьшится на
exp(-qU/(kT), поэтому полный ток через переход станет равным

            I=-Is+Isexp(-qU/(kT)).          (4)

    Если изменить полярность источника на противоположную, то высота барьера уменьшится на
qU по сравнению с равновесной, а ток основных носителей возрастет (случай прямого смещения,
рис. 2б).При этом полный ток будет равен

         I=-Is+Isexp(qU/(kT)).       (5)