Физические основы электроники. Глазачев А.В - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
17
Теперь через р–n-переход будет
протекать очень маленький ток, обу-
словленный перебросом суммарным
электрическим полем на границе раз-
дела, неосновных носителей, возни-
кающих под действием различных
ионизирующих факторов, в основном
теплового характера. Процесс пере-
броса неосновных носителей заряда
называется экстракцией. Этот ток
имеет дрейфовую природу и называ-
ется обратным током р–n-перехода.
На рис. 1.18 изображена зонная
энергетическая диаграмма, соответст-
вующая обратному смещению p–n-
перехода.
Выводы:
1. p–n-переход образуется на границе p- и n-областей, созданных в монокристалле полупро-
водника.
2. В результате диффузии в p–n-переходе возникает электрическое поле - потенциальный
барьер, препятствующий выравниванию концентраций основных носителей заряда в соседних облас-
тях.
3. При отсутствии внешнего напряжения
вн
U в p–n-переходе устанавливается динамическое
равновесие: диффузионный ток становится равным по величине дрейфовому току, образованному не-
основными носителями заряда, в результате чего ток через p–n-переход становится равным нулю.
4. При прямом смещении p–n-перехода потенциальный барьер понижается и через переход про-
текает относительно большой диффузионный ток.
5. При обратном смещении p–n-перехода потенциальный барьер повышается, диффузионный
ток уменьшается до нуля и через переход протекает малый по величине дрейфовый ток.
Это говорит о том, что p–n-переход обладает односторонней проводимостью. Данное свойство
широко используется для выпрямления переменных токов.
6. Ширина p–n-перехода зависит: от концентраций примеси в p- и n-областях, от знака и вели-
чины приложенного внешнего напряжения
вн
U . При увеличении концентрации примесей ширина p–n-
перехода уменьшается и наоборот. С увеличением прямого напряжения ширина p–n-перехода умень-
шается. При увеличении обратного напряжения ширина p–n-перехода увеличивается.
1.7.3. Вольт-амперная характеристика р–n-перехода
Вольт-амперная характеристика p–n-перехода – это зависимость тока через p–n-переход от ве-
личины приложенного к нему напряжения. Ее рассчитывают исходя из предположения, что электриче-
ское поле вне обедненного слоя отсутствует, т.е. все напряжение приложено к p–n-переходу. Общий
ток через p–n-переход определяется суммой четырех слагаемых:
дрдрдифдиф pnpnnp
IIIII
-
-
+
=
-
, (1.15)
где
дрдр
0
npn
qnI
n
=
– электронный ток дрейфа;
дрдр
0
pnp
qpI
n
=
– дырочный ток дрейфа;
kT
qU
pnnpn
enqqnI
вн
0
дифдифдиф
n=n= – электронный ток диффузии;
=
n
=
дифдиф pnp
qpI
kT
qU
np
epq
вн
0
диф
n= – дырочный ток диффузии;
kT
qU
pp
enn
вн
0
= – концентрация электронов, инжекти-
рованных в p-область;
kT
qU
nn
epp
вн
0
= – концентрация дырок, инжектированных в n-область.
При этом концентрации неосновных носителей
0
p
n и
0
n
p зависят от концентрации примесей
акц
N и
дон
N следующим образом:
(
)
вн
к
Uq
+
D
(
)
вн
к
Uq
+
j
вн
qU
n
W
п
n
W
в
p
W
п
p
W
в
n
F
W
p
F
W
Рис. 1.18.
Зонная диаграмма обратного смещ
е
ния
p–n-
перехода,
иллюстрирующая дисбаланс токов

Страницы