Вопрос 11

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-nпереходе естьRо – сопротивление постоянному току, иRдиф – сопротивление переменному току

Дифференцирование уравнения (1) с учетом формулы (2) дает простое соотношение для расчета дифференциального сопротивления в заданной точке ВАХ:

Вопрос 9

Рисунок 12 – ВАХ p-n перехода

1 – прямая ветвь; 2 – обратная ветвь при лавинном пробое; 3 – обратная ветвь при тепловом пробое; 4 – обратная ветвь при туннельном пробое.

Зависимость тока через p-nпереход от величины напряжения называется его ВАХ. При расчете ВАХ предполагается, что электрическое поле вне объединенного слоя отсутствует. ВАХp-nперехода описывается выражением

Где I– ток, текущий черезp-nпереход;q– заряд электрона;Uвн – напряжение, приложенное кp-nпереходу;k– постоянная Больцмана;T– температура по Кельвину;Io– обратный ток (ток насыщения)

Выражение (1) принято называть уравнением Эберса-Молла. Это уравнение представляет наиболее общий вид теорет. ВАХp-nперехода и является основой для любых других более точных описаний физических процессов в переходе. Для прямого напряжения можно пренебречь 1 по сравнению с экспотенциальной составляющей

При обратном напряжении порядка 0,1 – 0,2В экспотенциальное выражение в выражении (1) много меньше единицы:

На практике ток прямой много меньше тока прямого теоретического

ВАХ перехода металл-полупроводник

Расчет транспортных процессов носителей заряда в структуре металл-полупроводник, исходящий из представления термоэлектронной эмиссии с поверхности полупроводника и собирания термоэлектронов поверхностью металла дает следующее выражение для ВАХ:

Где , где А – коэффициент, зависящий от свойств материала;

- контактная разность потенциалов;U– напряжение, приложенное к переходу металл-полупроводник

Вопрос 10

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-nперехода, созданного обратным напряжением, называетсяэкстракцией.

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