9. Процессы в p-n-переходе при подаче прямого напряжения. Явление енжекции. Зонная энергетическая диаграмма.

Подключение источника постоянного напряжения к p-n-переходу при прямом смещении. В этом случае вектор

напряженности внешнего электрического поля Eext направлен встречно вектору напряженности внутреннего электрического поля Eins , за счет чего происходит частичная компенсация встроенного поля. Результирующее поле

определяется разницей между внутренним полем и внешним

EΣ = Eins − Eext и имеет тоже направление, что и встроенное поле. Разность потенциалов между областями перехода уменьшается на величину приложенного прямого напряжения U frw UΣ dif =U j −U frw. Подвижные носители заряда слабее выталкиваются меньшим полем из приграничной области, что приводит к уменьшению толщины p-n-перехода

.

При этом уменьшается величина потенциального барьера, который существует в p-n-переходе для основных носителей заряда, до значения q(U j −U frw). Появляются основные носители, имеющие энергию, достаточную для преодоления меньшего по величине барьера. Это приводит к увеличению

диффузионного тока Jdif , который начинает превышать дрейфовый ток Jdr . С ростом прямого напряжения на переходе U frw величина барьера будет уменьшаться, и будет расти число основных носителей способных преодолеть барьер, т.е. прямой ток через переход I frw будет расти. Толщина

перехода с ростом U frw будет уменьшаться. Поскольку прямой ток перехода обусловлен основными носителями заряда, а их количество значительное, то прямой ток может иметь большие значения, причем сильно зависит от прямого напряжения. Явление, которое происходит при прямом смещении перехода, а именно диффузионный перенос носителей заряда из области, где они являются основными в ту область, где они становятся неосновными, называется инжекцией.

При прямом включении происходит искривление уровня Ферми.

10. Процессы в p-n-переходе при подаче обратного напряжения. Явление экстракции. Зонная энергетическая диаграмма.

Обратным смещением p-n-перехода называют такое приложение внешнего напряжения, при котором происходит увеличение потенциального барьера p-n-перехода.

Подключение источника постоянного напряжения к p-n-переходу при обратном смещении. В этом случае вектор

напряженности внешнего электрического поля Eext сонаправлен с вектором напряженности внутреннего электрического поля Eins , за счет чего происходит увеличение поля в p-n-переходе. Результирующее поле определяется суммой внутреннего и внешнего полей EΣ = Eins + Eext

и имеет тоже направление, что и встроенное поле. Разность потенциалов между областями перехода увеличивается на

величину приложенного обратного напряжения Ubcw

UΣ dif =U j +Ubcw. Большее по величине поле сильнее выталкивает подвижные носители заряда из приграничной области, что приводит к увеличению толщины p-n- перехода.

. При этом увеличивается величина потенциального барьера, который существует в p-n-переходе для основных носителей заряда, до значения q(U j +Ubcw). Основные носители не имеют энергии достаточной для преодоления барьера большей величины. Это приводит к уменьшению диффузионного тока Jdif .

Поэтому дрейфовый ток Jdr будет преобладать над диффузионным. Неосновные носители заряда – электроны p- области и дырки n-области – увеличившимся полем перехода будут забрасываться в

противоположенную область. С ростом обратного напряжения на переходе Ubcw будет расти электрическое поле перехода, будет расти величина барьера, но число неосновных носителей в областях практически не будет изменяться, поэтому обратный ток через переход Ibcw практически не будет изменяться. Явление, которое происходит при обратном смещении p-n-перехода, а именно дрейфовый перенос носителей заряда из области, где они являются неосновными в ту область, где они становятся основными, называется экстракцией.