Сильно легированные полупроводники

С увеличением степени легировании, кривая lnn от 1/T в областях примесной проводимости и истощения примеси смещается параллельно вверх.

После достижения некоторого значения N_d, наклон зависимости начинает уменьшаться ( ), а затем и вообще становится равным нулю ( ). Уменьшение наклона начинается тогда, когда волновые функции электронов на соседних примесях начинают перекрываться, и вместо локальных уровней примеси, возникает примесная энергетическая зона. В этом случае запрещенная зона – щель между примесной зоной и зоной проводимости (валентной зоной для p-полупроводника) уменьшается по ширине. Поэтому наклон прямой lnn(1/T) уменьшается (уменьшается энергия ионизации примеси Е_иd). Наконец, при еще большей концентрации примеси примесная зона сливается с зоной проводимости (с валентной зоной

16.Двухэлектродные вакуумные лампы (диоды), ВАХ, Закон степени 3/2 (I_a = сV_a^3/2), Параметры диодов

Д иод состоит из подогреваемого катода (К) (прямого или косвенного накала) и анода (А). При включении диода в цепь, согласно схеме, в анодной цепи течет ток I_a.

ВАХ диода нелинейная. Нелинейность ВАХ объясняется следующим образом. При наличии термоэлектронной эмиссии в пространстве между А и К в любой момент времени находятся электроны, движущиеся от К к А. Эти электроны образуют облако отрицательного заряда (пространственный заряд), которое изменяет распределение потенциала в диоде.

Рассмотрим плоские анод и катод. В отсутствие пространственного заряда распределение потенциала в пространстве катод–анод будет изображаться прямой линией, как в плоском конденсаторе. При наличии термоэлектронной эмиссии за счет пространственного заряда значение потенциала в любой точке пространства К – А, за исключением самих К и А, будет меньше (левый рисунок ниже).

Так как пространственный заряд оказывает тормозящее действие, то скорости электронов уменьшаются. С увеличением анодного напряжения концентрация электронов в облаке уменьшается, так как облако рассасывается. Поэтому и тормозящее действие пространственного заряда уменьшается. Ток I_a при этом увеличивается.

Когда потенциал анода становится настолько большим, что все электроны, испускаемые катодом, попадают на анод (потенциальная кривая не имеет минимума (левый рисунок), а кривая энергии электрона не имеет максимума (правый рисунок)), ток I_a достигает своего максимума и не зависит от V_a при его дальнейшем увеличении. Эта сила тока I_as – сила тока насыщения – определяется эмиссионной способностью катода и описывается формулой Ричардсона – Дешмена.

Закон степени 3/2 (I_a = сV_a^3/2)

Рассмотрим случай, когда электроды плоские.

Предположим (первое упрощение), что напряженность электрического поля у катода равна 0: .

Примем, обозначение для V(x): V(0) = 0 и V(d) = V_a.

Предположим также (второе упрощение), что электроны покидают катод с нулевой скоростью: v(0) = 0.

Потенциал электрического поля будет удовлетворять уравнению Пуассона (для нашего одномерного случая): . Запишем выражение для плотности тока в лампе i = env.

Найдем скорость электрона из соотношения => .

Используя пл.тока, получаем