10. Ширина и емкость электронно-дырочного перехода.

Объединенный слой имеет свою ширину L. При нарушении условия равновесия границы объединенного слоя не остаются постоянными.Возрастание обратного напряжения уменьшает число основных носителей в области объемного заряда, в результате объединенный слой расширяется. Возрастание прямого напряжения вызывает рост инжекции в область объемного заряда, увеличивается число подвижных носителей, ширина объединенного слоя уменьшается.Диффузионное введение при снижении высоты энергетического барьера носителей заряда через переход из областей, где они были основными в области, где они становятся неосновными, называется инжекцией носителей заряда.Инжекция носителей изменяет распределение концентрации подвижных носителей в объединенном слое и вблизи его границ. Это измененное распределение концентрации носителей заряда принято считать неравновесной концентрацией, обозначая:Pn – для дырок; Np – для электронов. Процесс выведения подвижных носителей заряда из областей полупроводника, где они являются неосновными, под действием ускоряющего поля p-n перехода, созданного обратным напряжением, называется экстракцией. Расчеты показывают, что ширина объединенного слоя может быть определена следующим соотношением: Где - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала; - электрическая постоянная; Nак – концентрация акцепторной примеси в переходе; Nдон – концентрация донорной примеси в переходе; «+» соответствует обратному включению; «-» соответствует прямому включению электронно-дырочного перехода.

11. Эквивалентная схема р-п-перехода.

Рис 20 эквивалентная схема p-n перехода

- емкость перехода; - сопротивление (прямое или обратное) перехода; - объемное сопротивление областей, примыкающих к обеим сторонам объединенного слоя.В p-n переходе есть Rо – сопротивление постоянному току, и Rдиф – сопротивление переменному току.Дифференцирование уравнения (1) с учетом формулы (2) дает простое соотношение для расчета дифференциального сопротивления в заданной точке ВАХ:

12. Переходные процессы в p-n-переходе.

Ток или напряжение, подводимые к p-n переходу, могут изменяться во времени по величине или по знаку через очень короткие интервалы времени. В реальном p-n переходе эти изменения не могут произойти мгновенно из-за инерционности процессов перезаряда емкости p-n перехода. Поэтому стационарное значение тока или напряжения устанавливается в течение некоторого промежутка времени. Переходные процессы сильно зависят от числа инжекторов носителей. Если уровень инжекции невелик, то основное влияние на время установления (tуст) сопротивления прямо включенного перехода и время восстановления сопротивления (tвосст) обратно включенного перехода оказывает процесс перезаряда барьерной емкости перехода.При высоких уровнях инжекции накопление и рассеивание инжектированных носителей определяет время переключения p-n перехода

рис 21 переходные процессы в реальном p-n переходе

время установления сопротивления прямо включенного перехода определяется инжекцией носителей по обе стороны объединенного слоя и их диффузионным перемещением в области проводника, примыкающие к этому слою, уменьшающих объемное сопротивление областей до стационарного значения. Коммутация p-n перехода из прямо включенного в обратно включенное состояние сопровождается резким увеличением обратного тока за счет интенсивного рассеивания неравновесных носителей в объединенном слое p-n перехода с последующим экспоненциальным уменьшением этого тока до стационарного значения теплового тока Io. Время восстановления определяется по формуле: .Плотность заряда переключения определяется концентрацией инжектированных носителей в области полупроводника и геометрией всей полупроводниковой структуры.Для плоскопараллельной конструкции:

.Где - плотность тока переключения; q – заряд электрона; - неравновесные концентрации неосновных носителей инжектированных соответственно в p и n области; W – протяженность всей полупроводниковой структуры, расположенной между внешними электродами; - скорость рассеивания носителей, определяемая процессами дрейфа носителей через переход и из рекомбинацией .С учетом (13), (14), (15) соотношение (12) примет вид:

.Для уменьшения tвосст необходимо уменьшить объем полупроводниковой структуры и увеличивать скорость рекомбинации неравновесных носителей. Последнее достигается созданием ловушечных центров рекомбинации, возникающих при введении в исследуемый материал нейтральных примесей (чаще всего золота)