Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Презентации Тв эл / 2. Полупроводниковые диоды.ppt
Скачиваний:
220
Добавлен:
31.03.2015
Размер:
3.53 Mб
Скачать

Электронный учебно- методический комплекс

Твердотельная электроника

Презентации к лекционному курсу

Полупроводниковые диоды

МОСКВА

2012

НИУ «МЭИ»

Уравнения непрерывности

ПРИНЯТЫЕ ДОПУЩЕНИЯ ПРИ РАСЧЁТЕ ВАХ

Модель электронно-дырочного перехода одномерная; p- и n-области имеют бесконечную протяженность.

Переход тонкий, носители заряда пролетают через ОПЗ без рекомбинации (ОПЗ стянут в линию).

Обе квазинейтральные области сильно легированы, падением напряжения на них можно пренебречь. Вся внешняя разность потенциалов приложена к pn-переходу.

Рекомбинацию считаем линейной.

• Уровень инжекции мал (Δnp<<pp0, pn<< nn0).

Но в квазинейтральной области напряженность внешнего электрического поля равна нулю!

Таким образом, плотность тока в n-области определяется диффузионным током дырок, зависящим от их градиента концентрации:

p

n

 

 

 

p

n

 

p

n0

D

 

2 p

n

0

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

t

 

 

 

 

 

p

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d 2 pn

 

pn

0

 

Lp

 

 

 

Dp p

 

 

 

 

 

 

dx2

 

 

 

L2p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее решение такого уравнения имеет вид:

pn A exp xLp B exp xLp

pn pn0 pn pn0 A exp xLp

Концентрация неравновесных дырок на границе ОПЗ при x=Wn равна:

pn Wn pno

При x=Wn:

 

 

 

V

см

A p

 

exp

 

 

 

 

 

no

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

V

см

 

 

 

 

 

 

exp

T

 

 

 

 

 

W

n

 

 

1

 

 

 

 

L

 

 

 

exp

 

 

.

 

 

 

 

p

Окончательно закон изменения концентрации неравновесных дырок в n-области при x>Wn принимает вид:

pn x pn0

pn pn0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x W

pn 0 pn0 exp

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vсм

 

 

 

 

 

 

x

Wn

 

 

p

p

exp

 

1

exp

 

 

 

 

 

 

n0

 

n0

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

Lp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vсм

 

 

 

 

 

 

 

x Wn

 

 

 

p

 

exp

 

1 1

exp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n0

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

Lp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jp jpдиф q Dp dpdx

j n

q D

p

p

 

 

Vсм

 

 

 

 

x Wn

 

 

n0

exp

 

1

exp

 

 

 

 

 

 

 

p

Lp

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lp

На границе ОПЗ при x=Wn, получим:

j n |

 

 

q D

p

p

n0

 

 

Vсм

 

 

x Wn

 

 

 

exp

 

1 .

 

 

 

 

 

p

 

Lp

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично для p-области при x < -Wp:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x W

p

n

p

x n

p0

n

p0

exp

Vсм

 

1

exp

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

x Wp

 

 

 

n

 

exp

 

см

 

1

 

1 exp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

p0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

j

p

q Dn np0

 

V

 

 

x Wp

 

exp

см

 

1

exp

 

 

L

 

L

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

T

 

 

 

n

 

Решение уравнения для ВАХ

ВАХ тонкого pn-перехода описывается уравнением:

 

Dn np0

 

 

j q

 

 

Ln

 

известным как

где

Dp pn0

Lp

 

 

 

Vсм

 

exp

 

 

 

 

T

 

 

 

формула Шокли.

 

 

 

 

 

 

Vсм

 

 

 

1

J

s

exp

 

1 .

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q Dn

np

 

 

q Dp

pn

 

 

2

 

Dn

 

 

Dp

 

 

 

j

 

j

 

j

 

 

 

q n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

L

 

 

 

 

 

 

L N

 

L

N

 

 

 

s

 

sn

 

sp

 

 

 

 

p

 

 

 

 

i

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

p

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pn Lp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

np Ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

p