Основы полупроводниковой электроники. Яровой Г.П - 45 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

89
−
=−−
)(
)(
ln)()(
p
n
Tpn
xn
xn
xx ϕϕϕ
. (5.6)
Эта формула определяет высоту потенциального
барьера
p−n-перехода, равную
)()(
pnK
xx −−=ϕϕϕ . (5.7)
Так как все примеси в обедненном слое считаются
ионизированными, то
a
i
p
i
pdn
N
n
xp
n
xnNxn
22
)(
)(,)( =
−
=−=
,откуда находим
=
2
ln
i
ad
TK
n
NN
ϕϕ
. (5.8)
Это соотношение определяет напряжение, которое возни-
кает в условиях термодинамического равновесия, ведущее к
прекращению диффузионного тока.
Возникновение равновесной разности потенциалов
K
ϕ
связано с процессом установления равновесия. В первый мо-
мент после образования перехода за счет градиента концен-
трации слева направо из области р в область п появится поток
дырок, который вызовет диффузионный ток дырок J
pд
в том
же направлении. По той же причине справа налево возникает
диффузионный поток электронов, который вызовет элек-
тронный ток J
nд
в противоположном направлении, т.е. J
nд
будет совпадать по
направлению с J
pд
. Этот процесс нарастания диффузионного
тока не может продолжаться долго, поскольку при смещении
дырок и электронов от центра перехода там остаются ионизо-
ванные атомы акцепторов, заряженные отрицательно, и доно-
ров, заряженные положительно (см. рис. 5.1). Ионизованные
атомы примесей создадут в переходе равновесную разность
90
потенциалов
K
ϕ и электрическое поле dE
K
/~ ϕ , направлен-
ное справа налево, препятствующее дальнейшему перемеще-
нию электронов и дырок через переход. При указанном на-
правлении поля Е в переходе возникает дрейфовая (полевая)
составляющая плотности дырочного тока J
pд
, направленная
справа налево, и электронная составляющая J
nE
, направленная
в ту же сторону. Согласно принципу детального равновесия
суммы диффузионной и дрейфовой составляющих для носи-
телей одного знака должны быть равны нулю, т.е.
0=+=
pEpдp
JJJ и 0=+=
nEnдn
JJJ . Такое состояние р−n-
перехода называется термодинамическим равновесием. В уз-
ком слое шириной d (см. рис. 5.1) практически нет подвиж-
ных носителей, так как они вытеснены сильным электриче-
ским полем Е. Поэтому удельное сопротивление слоя объем-
ного заряда примесей очень велико и превышает удельное
сопротивление собственного полупроводника.
Рис. 5.1. Распределение концентрации доноров N
d
, акцепто-
ров N
a
и направление электрического поля E, плот-
ности дырочного J
p
и электронного J
n
токов в обед-
ненном слое p−n-перехода

Страницы