Физические основы электроники. Глазачев А.В - 21 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
21
d
ee
=
S
C
0
бар
, (1.19)
где
e
– относительная диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала;
0
e
– электри-
ческая постоянная (
м
Ф
1086,8
12
0
-
×»e );
S
– площадь p–n-перехода;
d
– ширина обеднённого слоя.
Барьерная ёмкость возрастает при увеличении площади p–n-перехода и диэлектрической про-
ницаемости полупроводника и уменьшении ширины обедённого слоя. В зависимости от площади пе-
рехода
бар
С может быть от единиц до сотен пикофарад.
Особенностью барьерной емкости является
то, что она является нелинейной ёмкостью.
При возрастании обратного напряжения ширина
перехода увеличивается и ёмкость
бар
С умень-
шается. Характер зависимости
(
)
обрбар
UfС
показывает график на рис. 1.22. Как видно, под
влиянием
проб
U ёмкость
бар
С изменяется в не-
сколько раз.
Диффузионная ёмкость характеризует нако-
пление подвижных носителей заряда в n- и p-
областях при прямом напряжении на переходе.
Она практически существует только при прямом
напряжении, когда носители заряда диффунди-
руют (инжектируют) в большом количестве через
пониженный потенциальный барьер и, не успев рекомбинировать, накапливаются в n- и p-областях.
Каждому значению прямого напряжения соответствуют определенные значения двух разноименных
зарядов
диф
Q
и a== tg
пр
пр
ст
I
U
R , накопленных в n- и p-областях за счет диффузии носителей через
переход. Ёмкость
диф
С представляет собой отношение зарядов к разности потенциалов:
пр
диф
диф
U
Q
С
D
D
= . (1.20)
С увеличением
пр
U прямой ток растет быстрее, чем напряжение, т.к. вольт-амперная характери-
стика для прямого тока имеет нелинейный вид, поэтому
диф
Q растет быстрее, чем
пр
U и
диф
С увели-
чивается.
Диффузионная ёмкость значительно больше барьерной, но использовать ее не удается, т.к. она
шунтируется малым прямым сопротивлением p–n-перехода. Численные оценки величины диффузион-
ной ёмкости показывают, что ее значение доходит до нескольких единиц микрофарад.
Таким образом, р–n-переход можно использовать в качестве конденсатора переменной емкости,
управляемого величиной и знаком приложенного напряжения.
1.7.6. Контакт «металл – полупроводник»
В современных полупроводниковых приборах помимо контактов с p–n-переходом применяются
контакты «металл – полупроводник».
Контакт «металл – полупроводник» возникает в месте соприкосновения полупроводникового
кристалла n- или р-типа проводимости с металлами. Происходящие при этом процессы определяются
соотношением работ выхода электрона из металла
м
A и из полупроводника
п
A . Под работой выхода
электрона понимают энергию, необходимую для переноса электрона с уровня Ферми на энергетиче-
ский уровень свободного электрона. Чем меньше работа выхода, тем больше электронов может выйти
из данного тела.
В результате диффузии электронов и перераспределения зарядов нарушается электрическая ней-
тральность прилегающих к границе раздела областей, возникает контактное электрическое поле и кон-
тактная разность потенциалов
В,
обр
U
пФ,
бар
C
0
10
-
20
-
30
-
40
-
10
20
Рис. 1.22. Зависимость барьерной ёмкости
от обратного напряжения

Страницы