Диодные структуры. Петров Б.К - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

Зависимость сопротивления базы от тока диода определяется изменением перепада
напряжения после окончания импульса тока –(U
1
-U
2
).
Рассмотрим теперь осциллограмму напряжения на диоде после окончания
импульса прямого тока (рис. 9). В момент окончания импульса тока концентрация дырок
в базе не изменяется . Накопленные вблизи запорного слоя дырки исчезают вследствие
рекомбинации. Кроме того, они диффундируют в глубь базы . По мере уменьшения
концентрации дырок вблизи запорного слоя уменьшается напряжение на переходе, что и
отражено на осциллограмме.
Найдем закон изменения напряжения на диоде, пренебрегая диффузией дырок в
глубь базы . Характер уменьшения концентрации дырок на границе запорного слоя с
учетом рекомбинации описывает уравнение
p
pnмакс
t
kT
U
n
eeptxp
τ
−
==
0
),0(
. (23)
Напряжение на переходе связано с концентрацией дырок в базе уравнением
0
),0(
ln
n
Дpn
p
txp
q
kT
UU
=
==
. (24)
Зависимость напряжения на p-n-переходе от времени найдем, подставляя в
уравнение (24) значение p(x=0,t) из равенства (23):
p
pnмаксД pn
t
q
kT
UUU
τ
−== . (25)
Заметим , что в конце переходного процесса наблюдается более резкое уменьшение
напряжения, чем вначале. Это не отражено в уравнении (25), которое получено для
случая, когда избыточная концентрация дырок вблизи запорного слоя много больше
равновесной, и оно несправедливо , когда эти концентрации соизмеримы.
Уравнение (25) позволяет легко определить время жизни дырок в базе диода. Для
этого измеряют перепад напряжения при t>t
и
участке кривой U
Д
(t) и время ∆t,
соответствующее этому перепаду.
Тогда время жизни дырок
д
p
U
t
q
kT
∆
∆
= τ
. (26)
Измерение начального остаточного напряжения в зависимости от величины
прямого тока через диод позволяет найти контактную разность потенциалов ϕ
к
в p-n-
переходе. С увеличением амплитуды импульсов прямого тока величина U
pnмакс
стремится
к некоторому постоянному значению . 
       Зависим ость сопротивл ения базы от ток а д иод а опред ел яется изм енением перепад а
напряж ения посл еок ончания им пул ь са ток а –(U1-U2).

       Р ассм отрим    теперь      осц ил л ограм м у напряж ения на д иод е посл е ок ончания
им пул ь са прям ого ток а (рис. 9). В м ом ент ок ончания им пул ь са ток а к онц ентрац ия д ырок
вбазе не изм еняется. Н ак опл енные вбл изи запорного сл оя д ырк и исчезаю т всл ед ствие
рек ом бинац ии. К ром е того, они д иф ф унд ирую т в гл убь базы. П о м ере ум ень ш ения
к онц ентрац ии д ырок вбл изи запорного сл оя ум ень ш ается напряж ение на переход е, что и
отраж ено на осц ил л ограм м е.

       Н айд ем зак он изм енения напряж ения на д иод е, пренебрегая д иф ф узией д ырок в
гл убь базы. Х арак тер ум ень ш ения к онц ентрац ии д ырок на границ е запорного сл оя с
учетом рек ом бинац ии описывает уравнение

                                         U pnм а к с            t
                                                           −
                                                               τp
               p ( x = 0, t ) = pn 0 e       kT
                                                   .   e                                        (23)
       Н а пр яж е ни е на пе р е хо де связа но с ко нце нтр а ци е й дыр о к в б а зе ур а вне ни е м
                         kT p( x = 0, t )
       U pn = U Д =         ln            .                                              (24)
                          q     pn 0
        За ви си мо сть на пр яж е ни я на p-n-пе р е хо де о твр е ме ни на йде м, по дста вляя в
ур а вне ни е (24) зна че ни е p(x=0,t) и з р а ве нства (23):
                                      kT t
       U pn = U Д = U pnм а к с −           .                                            (25)
                                       q τp
       Зам етим , что в к онц е переход ного проц есса набл ю д ается бол ее резк ое ум ень ш ение
напряж ения, чем вначал е. Э то не отраж ено в уравнении (25), к оторое пол учено д л я
сл учая, к огд а избыточная к онц ентрац ия д ырок вбл изи запорного сл оя м ного бол ь ш е
равновесной, и оно несправед л иво, к огд а эти к онц ентрац ии соизм ерим ы.

       У равнение (25) позвол яет л егк о опред ел ить врем я ж изни д ырок в базе д иод а. Д л я
этого изм еряю т перепад напряж ения при t>tи участк е к ривой UД (t) и врем я ∆t,
соответствую щ ееэ том у перепад у.

             То гда вр е мя ж и зни дыр о к
                      kT ∆t
             τp =             .                                                          (26)
                       q ∆U д
       И зм ерение начал ь ного остаточного напряж ения в зависим ости от вел ичины
прям ого ток а через д иод позвол яет найти к онтак тную разность потенц иал ов ϕк в p-n-
переход е. С увел ичением ам пл итуд ы им пул ь сов прям ого ток а вел ичина Upnм а кс стрем ится
к нек отором у постоянном у значению .

Страницы