Изучение электронно-дырочного перехода. Фетисов И.Н. - 6 стр.

                                                         6



                                                 Рис.2

   При прямом смещении ток протекает в положительном направлении (см. выше), а при
обратном смещении направление тока изменяется. Напряжению U припишем знак "плюс" при
прямом смещении и "минус" при обратном смещении. Тогда формулы (4) и (5) можно объединить
и получить зависимость, описывающую вольт-амперную характеристику идеального электронно-
дырочного перехода,

          I=Is (exp(qU/(kT))-1).        (6)

    Теоретическая вольт-амперная характеристика р-n-перехода, рассчитанная по формуле (6) при
комнатной температуре T = 295 К, представлена на рис.3 и в таблице (напряжение U в вольтах).
Зависимость I от U обладает резко выраженной нелинейностью, т.е. проводимость (или
сопротивление) р-n-перехода сильно зависит от U. При обратном смещении через переход течет
ток Is неосновных носителей, называемый током насыщения, который обычно мал и почти не
зависит от напряжения. При изменении знака напряжения U значение тока через переход может
изменяться в 105...106 раз при небольшом изменении напряжения. Благодаря этому р-n-переход
является вентильным устройством, пригодным для выпрямления переменных токов.




                                                         Рис. 3

   U            I/Is             U             I/Is           U     I/Is    U          I/Is
 -0,15        -0,997              0             0            0,06   9,6    0,12        111
 -0,10        -0,980            0,01          0,48           0,07   15     0,13        165
 -0,05         -0,86            0,02          1,20           0,08   22     0,14        245
 -0,03         -0,69            0,03          2,25           0,09   34     0,15        364
 -0,02         -0,54            0,04           3,8           0,10   50     0,20       2600
 -0,01         -0,33            0,05           6,2           0,11   75     0,30     1,34 105


Как видно из формулы (6), ток насыщения задает масштаб по оси I вольт-амперной
характеристики. Значение Is пропорционально площади перехода, концентрации неосновных
носителей и их скорости хаотического движения. Учитывая формулу (2), получаем следующую
зависимость тока насыщения от ширины запрещенной зоны Eg и температуры:

         Is =C exp(-Eg/(kT)),          (7)