Диодные структуры. Петров Б.К - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

больше электропроводности n-области , ток через p
+
-n-переход будет в основном
дырочным . Чтобы найти величину этого тока, необходимо определить поведение
концентрации дырок справа и слева от запорного слоя. Удобнее анализировать поведение
концентрации дырок в n-области , поскольку они являются неосновными носителями.
Ток дырок в n-области можно считать диффузионным, так как полагаем , что в
полупроводнике сохраняется электрическая нейтральность , т.е. поле отсутствует . Тогда
дырочный ток вблизи запорного слоя и будет полным током через p
+
-n-переход ,
поскольку генерацией и рекомбинацией в запорном слое пренебрегаем .
Поведение дырок в базе описывается уравнением диффузии:
2
2
0
),(
),(
),(
x
txp
D
ptxp
t
txp
p
p
n
∂
∂
+
−
−=
∂
∂
τ
. (11)
Здесь и далее p
n0
- равновесная концентрация дырок , D
p
,τ
p
- коэффициент диффузии
и время жизни дырок .
Распределение дырок в базе в стационарном состоянии при протекании прямого
тока через p-n-переход имеет вид:
(
)
(
)
001
/exp)(
npnn
pLxppxp
+
−
−
=
, (12)
где p
n1
=p
n
exp(qU
pn
/kT) – концентрация дырок у p-n-перехода при прямом смещении.
Распределение дырок при обратном смещении после окончания переходного
процесса описывается уравнением
(
)
(
)
pn
Lxpxp /exp1)(
0
−
−
=
. (13)
В момент приложения обратного напряжения концентрация дырок вблизи
запорного слоя становится равной нулю из-за вытекания в p
+
-область :
p
n
=0 при x=0, t>0. (14)
Уравнение (11) с учетом условий (12), (13) и (14) решается относительно
концентрации дырок с помощью преобразования Лапласа .
Ток через p-n переход равен
0
)(
=
∂
∂
−=
x
pобр
x
xp
qDi . (15)
Считая ток насыщения I
s
=qD
p
p
n0
/L
p
малым , получаем закон изменения обратного
тока от времени : 
бол ь ш е э л ек тропровод ности n-обл асти, ток        через p+-n-переход      буд ет в основном
д ырочным . Чтобы найти вел ичину э того ток а, необход им о опред ел ить повед ение
к онц ентрац ии д ырок справа и сл ева от запорного сл оя. У д обнееанал изировать повед ение
к онц ентрац ии д ырок вn-об
                           л асти, поск ол ь к у они явл яю тся неосновным и носител ям и.

       Т ок д ырок в n-об
                        л асти м ож но считать д иф ф узионным , так к ак пол агаем , что в
пол упровод ник е сохраняется э л ек трическ ая нейтрал ь ность , т.е. пол е отсутствует. Т огд а
               л изи запорного сл оя и буд ет пол ным ток ом через p+-n-переход ,
д ырочный ток вб
поск ол ь к у генерац ией и рек ом б
                                   инац ией взапорном сл оепренебрегаем .

       П о ве де ни е дыр о к в б а зе о пи сыва е тся ур а вне ни е м ди ффузи и :

       ∂p ( x, t )    p ( x, t ) − p n 0      ∂ 2 p ( x, t )
                   =−                    + Dp                .                         (11)
          ∂t                 τp                   ∂x 2
       Зд есь и д ал ее pn0- равновесная к онц ентрац ия д ырок , Dp,τp- к оэ ф ф иц иент д иф ф узии
и врем я ж изни д ырок .

       Р аспред ел ение д ырок в базе в стац ионарном состоянии при протек ании прям ого
ток а черезp-n-переход им еет вид :

               p ( x) = ( pn1 − pn 0 ) exp(− x / L p ) + pn 0 ,                        (12)

       гд еpn1=pnexp(qUpn/kT) – к онц ентрац ия д ырок у p-n-переход а при прям ом см ещ ении.

       Р аспред ел ение д ырок при обратном см ещ ении посл е ок ончания переход ного
проц есса описывается уравнением

       p ( x) = pn 0 (1 − exp(− x / L p )).                                            (13)

       В   м ом ент прил ож ения обратного напряж ения к онц ентрац ия д ырок                 вбл изи
запорного сл оя становится равной нул ю из-за вытек ания вp+-обл асть :

       pn=0 пр и x=0, t>0.                                                             (14)
       У равнение (11) с учетом усл овий (12), (13) и (14) реш ается относител ь но
к онц ентрац ии д ырок спом ощ ь ю преобразования Лапл аса.

       То к че р е з p-n пе р е хо д р а ве н

                        ∂p ( x) 
       iо б р = − qD p           .                                                   (15)
                         ∂ x     x =0
       С читая ток насыщ ения Is=qDppn0/Lp м ал ым , пол учаем зак он изм енения обратного
ток а от врем ени:

Страницы