§1.4 Вах /вольт амперная характеристика/ p-n-перехода

Под ВАХ будем понимать зависимость тока через p-n-переход от приложенного к нему напряжения.

- уравнение Шокли, где - температурный потенциал

/Н.У./, где	-коэффициент Больцмана
	-абсолютная температура = 300К
	-заряд электрона

При изменении прямого напряжения на 60мВ ток меняется на порядок.

Тепловой ток – это ток, вызванный термогенерацией в областях полупроводника, прилегающих к границам p-n-перехода на две-три длины диффузии.

Выразим из уравнения Шокли: , т.е. можно оценить дифференциальное сопротивление p-n-перехода: . При прямом смещении . Если через p-n-переход протекает =1мА, то =26 Ом. При ,

В ентиль – это элемент, который пропускает ток в одном направлении.

Явление уменьшения сопротивления базы при увеличении уровня инжекции называется эффектом модуляции сопротивления базы.

В результате получаем уравнение Шокли: , где -коэффициент коррекции.

Для реальных p-n-переходов . Для нахождения необходимо измерить напряжение при двух разных значениях тока.

Рост тока с увеличением температуры объясняется тем, что уровень Ферми при увеличении температуры стремится к середине запрещённой зоны высота потенциального барьера уменьшается ток через p-n-переход увеличивается.

В реальных p-n-переходах обратный ток имеет 3 составляющих:

1. Тепловой ток

2. Ток термогенерации /ток носителей, возникающих в обеднённом слое полупроводника под воздействием температуры/

3. Ток утечки /ток в обход p-n-перехода, обусловлен наличием различных проводящих плёнок, шунтирующих p-n-переход/

В реальных p-n-переходах наблюдается явление пробоя, под которым понимают резкое увеличение обратного тока.

Различают три вида пробоя:

1. Тепловой

2. Л авинный

3. Туннельный

[1] Тепловой пробой обусловлен нагреванием p-n-перехода при протекании по нему обратного тока. Тепловой пробой необратим.

[2] Лавинный пробой возникает в p-n-переходах при невысокой степени легирования, когда на длине свободного пробега носители успевают приобрести энергию достаточную для ионизации нейтрального атома. Лавинный пробой обратим, если не перешёл в тепловой.

[3] Туннельный пробой наблюдается в p-n-переходах, образованных вырожденными полупроводниками /сильно легированный проводник/. С ростом температуры уменьшается напряжения пробоя.

§1.5 Ёмкость p-n-перехода

Изменение напряжения на p-n-переходе приводит к перераспределению заряда на нём, а значит p-n-переход имеет ёмкость. Ёмкость p-n-перехода принято делить на две составляющие:

1. Барьерная ёмкость

2. Диффузионная ёмкость

[1] Барьерная ёмкость - ёмкость конденсатора, обкладками которого являются p и n области, а диэлектриком – обеднённый слой.

; ;

Б арьерная ёмкость является преобладающей при обратных и небольших положительных напряжениях. Барьерная ёмкость имеет высокую добротность, поскольку дифференциальное сопротивление велико. На практике барьерная ёмкость бывает от долей пкФ до сотен пкФ.

Варикап – переменная ёмкость, на основе p-n-перехода.

Барьерная ёмкость не зависит от частоты, вплоть до 10¹² Гц. Барьерная ёмкость слабо увеличивается с ростом температуры из-за снижения высоты потенциального барьера.

[2] Диффузионная ёмкость обусловлена неравновесными /неосновными/ носителями в базе.

	- протекающий через p-n-переход ток
	- время жизни неосновных носителей в базе
	- температурный потенциал

Формула справедлива на низких частотах. На более высоких частотах диффузионная ёмкость стремится к 0. Ёмкость может достигать значений в несколько мкФ. Однако влияние диффузионной ёмкости на быстродействие p-n-перехода не увеличивается во столько же раз.