Физические основы электроники. Глазачев А.В - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
18
акц
2
0
N
n
n
i
p
=
,
дон
2
0
N
p
p
i
n
=
,
где
i
n ,
i
p – собственные концентрации носителей зарядов (без примеси) электронов и дырок соответ-
ственно.
Скорость диффузии носителей заряда
диф, pn
n
можно допустить близкой к их скорости дрейфа
др, pn
n
в слабом электрическом поле при небольших отклонениях от условий равновесия. В этом
случае для условий равновесия выполняются следующие равенства:
ppp
n
=
n
=
n
дрдиф
,
nnn
n
=
n
=
n
дрдиф
.
Тогда выражение (1.15) можно записать в виде:
=
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
è
æ
-n+
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
è
æ
-n=
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
è
æ
-n+
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
è
æ
-n=
-
11
вн
0
вн
00
вн
00
вн
0
kT
qU
pn
kT
qU
npp
kT
qU
pnn
kT
qU
npnp
enqepqnenqpepqI
( )
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
è
æ
-=
÷
÷
÷
ø
ö
ç
ç
ç
è
æ
-n+n= 11
внвн
00
o
kT
qU
kT
qU
pnnp
eIenpq . (1.16)
Обратный ток
o
I можно выразить следующим образом:
( )
n
pn
p
np
pnnp
L
nqD
L
pqD
npqI
00
00
o
+=n+n= ,
где
pn
D
,
– коэффициент диффузии дырок или электронов;
pn
L
,
– диффузионная длина дырок или
электронов. Так как параметры
pn
D
,
,
0
n
p ,
0
p
n ,
pnpnpn
DL
,,,
t= очень сильно зависят от темпера-
туры, обратный ток
0
I иначе называют тепловым током.
При прямом напряжении внешнего источника ( 0
вн
>
U ) экспоненциальный член
kT
qU
e
вн
в выра-
жении (1.16) быстро возрастает, что приводит к быстрому росту прямого тока, который, как уже было
отмечено, в основном определяется диффузионной составляющей.
При обратном напряжении внешнего источника ( 0
вн
<
U ) экспоненциальный член много меньше
единицы и ток р–n-перехода
практически равен обратному то-
ку
o
I , определяемому, в основ-
ном, дрейфовой составляющей.
Вид этой зависимости представ-
лен на рис. 1.19. Первый квадрант
соответствует участку прямой
ветви вольт-амперной характери-
стики, а третий квадрант – об-
ратной ветви. При увеличении
прямого напряжения ток р–n-
перехода в прямом направлении
вначале возрастает относительно
медленно, а затем начинается
участок быстрого нарастания
прямого тока, что приводит к до-
полнительному нагреванию по-
лупроводниковой структуры. Ес-
ли количество выделяемого при
этом тепла будет превышать ко-
личество тепла, отводимого от
полупроводникового кристалла либо естественным путем, либо с помощью специальных устройств
охлаждения, то могут произойти в полупроводниковой структуре необратимые изменения вплоть до
пр
U
пр
I
0
I
обр
U
обр
I
дифдиф pn
III
+
=
дрдр pn
III
+
=
Рис. 1.19.
Вольт
амперная характеристика
p–n
-
перехода

Страницы