Распределение носителей в p-n переходе
jpn |
q Dp pn0 |
|
|
x |
|||
|
|
exp |
|
|
|
|
|
L |
|
L |
|
||||
|
p |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
p |
||
j p |
q D n |
p0 |
|
x |
|
n |
exp |
|
|||
L |
|
L |
|||
n |
|
|
|
||
|
n |
|
|
n |
|
js jsn jsp q Dn np q Dp pn . Ln Lp
Расчет для кремниевого p-n-перехода
Пусть p |
po |
N |
a |
1018 |
cм-3 |
, n |
N |
d |
1015 |
cм-3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
no |
|
|
|
|
|
|
|||||
Тогда n |
po |
102 cм-3 , |
|
|
|
|
p |
|
105 |
cм-3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
no |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
При прямом смещении: |
|
|
|||||||||||||
Пусть V |
|
0.6 B , тогда |
|
Vсм |
|
|
|
|
|
600 |
10 |
||||||||
|
|
exp |
|
|
exp |
|
10 |
||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
см |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
pn Wn pno |
V |
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
exp |
|
|
|
|
cм |
|
|
и равна nno |
|||||||||||
см |
|
10 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
-3 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
np Wp |
npo |
|
Vсм |
|
|
|
12 |
cм-3 |
|
|
|
||||||||
|
|
10 |
|
|
|
||||||||||||||
exp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При обратном смещении:
Уже при Vсм 3 T 78 мB exp - 3 0.05
т.е. граничные концентрации составляют 5% от исходных.
npo np и pno pn
|
x p |
|
|
|
Vсм |
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
||||
p |
|
exp |
|
|
1 |
exp |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
L |
|
|||||||||||||
n |
n0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
||
|
|
x n |
|
|
|
|
Vсм |
|
|
|
x |
|
|
|
||||
n |
p |
p0 |
exp |
|
1 |
exp |
|
|
|
|||||||||
|
L |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
n |
|
||||||
jpS |
q Dp pn0 |
|
jnS |
q Dn np0 |
|
|
Lp |
Ln |
|||||
|
|
|||||
Dp 2.5 см2/с |
Dn 25 см2/с |
|||||
Lp 14 10 4 см |
Ln 20 10 4 см |
|||||
jpS 0.3 10 10А/см2 |
jnS 2 10 13 А/см2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
Vсм |
|
|
0.3 10 10 1010 |
|
|
|
|
|
|
||||
j |
p |
j |
pS |
exp |
|
|
|
0.3 |
А/см |
2 |
|
||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Vсм |
|
|
|
|
13 |
10 |
|
|
3 |
А/см |
2 |
|||
|
n |
nS |
|
|
|
|
|
|
2.3 10 |
|
10 |
2 10 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
j |
j |
|
exp |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ВАХ p-n-перехода
Оценим, насколько справедливо в нашем примере предположение, что напряжение смещения приложено только к pn-переходу. Для полученного полного тока определим падение напряжения на толще n- и p-областей,
приняв длину n-области
=0,01 см, длину p-области 1 мкм=10-4 см. Проводимости ln σ n=q∙μn∙n, σp =q∙μp∙p. Подвижности μn и μp зависят от
концентраций примеси в полупроводниках, исходя из данных, приведенных в литературе: μn = 300 см2/В∙с, μp
=100 см2/В∙с.
σn=q∙μn∙n=1,6 10 19 1015 300 4,8 10 2 Ом см 1
σp=q∙μp∙p= |
1,6 10 19 1018 100 16 Ом см 1 |
|
||||||
Падение напряжения на n- и p-слоях |
|
|
|
|||||
Vn |
j |
ln 0,3 102 0,01 0,0625В |
Vp |
j |
l p |
0,3 102 10 4 |
0,0002В |
|
|
|
16 |
||||||
|
p |
|||||||
n |
4,8 |
|
|
|
||||
Прямое смещение p-n-перехода
Обратное смещение p-n-перехода
