Физико-химические основы РЭС. Иванов В.П - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

а б в
Рис. 13.1 Образование p-n перехода
Расширению запирающего слоя препятствуют неподвижные ионы донорных и акцепторных примесей, которые
образуют на границе полупроводников двойной электрический слой. Этот слой определяет контактную разность
потенциалов (потенциальный барьер) φ
к
на границе полупроводников (рис. 13.1, в). Возникшая разность потенциалов
создает в запирающем слое электрическое поле, препятствующее как переходу электронов из полупроводника n-типа
полупроводник р-типа, так и переходу дырок в полупроводник n-типа. В тоже время электроны могут свободно двигаться из
полупроводника р-типа в полупроводник n-типа, точно так же, как дырки из полупроводника n-типа в полупроводник р-
типа.
Таким образом, контактная разность потенциалов препятствует движению основных носителей заряда и не
препятствует движению неосновных носителей заряда. Однако при движении через p-n переход неосновных носителей
заряда (так называемый дрейфовый ток I
др
) происходит снижение контактной разности потенциалов φ
к
. Это позволяет
некоторой части основных носителей, обладающих достаточной энергией, преодолеть потенциальный барьер, вызванный
контактной разностью потенциалов φ
к
. Появляется диффузионный ток I
диф
, который направлен навстречу дрейфовому току
I
др
, т.е. возникает динамическое равновесие, при котором I
др
= I
диф
.
Если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение, которое создает в запирающем слое электрическое поле
напряженностью E
вн
, совпадающее по направлению с полем неподвижных ионов напряженностью Е
зап
(рис. 13.2), то это
приведет лишь к расширению запирающего слоя, т.к. отведет от контактной зоны и положительные и отрицательные
носители заряда (дырки и электроны). При этом сопротивление p-n-перехода велико, ток через него мал – он обусловлен
движением неосновных носителей заряда. В этом случае ток называют обратным, а p-n-переход – закрытым.
а б
Рис. 13.2 Электронно-дырочный переход во внешнем электрическом поле:
а – приложено обратное напряжение; б – прямое напряжение
Таким образом, p-n-переход обладает несимметричной вольт-амперной характеристикой (рис. 13.3). При прямом
включении через него проходит большой прямой ток, при обратном включении – незначительный обратный ток. Важно
отметить, что так как прямой ток p-n-перехода практически определяется собственной электропроводностью проводника,
то он сильно зависит от температуры. Поэтому и величина прямого тока p-n-перехода резко изменяется при изменении
температуры среды, окружающей полупроводниковый кристалл (например, в германиевых полупроводниках примерно в
два раза при повышении температуры на каждые 10 °С).
Порядок выполнения работы
1
Собрать установку (рис. 13.4).
2
Включить источник питания.
3
Включить осциллограф. Используя инструкцию по эксплуатации,
получить устойчивое изображение вольтамперной характеристики;
скопировать ее на кальку (рис. 13.3).
4
Измерить U и привести напряжение на входе Y к величине тока I,
протекающего через диод. Результаты занести в табл. 13.1.
13.1 Зависимость напряжения от тока для полупроводникового диода
I, мА
U, В
Рис. 13.4 Схема экспериментальной
установки: 1 – трансформатор;
2 – диод; 3 – осциллограф
Е
зап
Е
вн
р п
Е
зап
р
п
Е
вн
I
бр
U
2
1
3
R
I
обр

Страницы