21. Диффузионная емкость p-n перехода.

Полупроводниковый диод является инерционным элементом по отношению к быстрым изменениям тока или напряжения, поскольку новое распределение носителей устанавливается не сразу. Внешнее напряжение меняет ширину перехода, а, значит, и величину пространственных зарядов в переходе. При инжекции меняются заряды в области базы. (инжекция: при прохождении тока, вызванного сильным эл-ким полем, т.е. когда скорость дрейфа намного больше диффузионной скорости, при Е>0 избыточные дырки в эл-ном п/п затягиваются полем в область п/п и он обогащается неосновными носителями в большем кол-ве, чем при наличии только диффузии в отсутствие внешнего эл-кого поля) Следовательно, наряду с проводимостью диод обладает емкостью, к-рую можно считать подключенной параллельно p-n переходу. Эту емкость разделяют на 2 составляющие: барьерную емкость, отражающую перераспределение зарядов в переходе, и диффузионную, отражающую перераспределение зарядов в базе. Такое разделение в общем весьма условно, но удобно на практике. Соотношение обеих емкостей различно при разных полярностях смещения. При прямом смещении главную роль играют заряды в базе и соответственно диффузионная емкость. Диффузионная емкость «заряжается» как инжектированными дырками, так и электронами, компенсирующими заряд инжектированных дырок. Т.к избыточные заряды электронов и дырок одинаковы, найдем заряд дырок, исходя из распределения: ,S – площадь перехода, L – длина диффузии,  - длина п/п, p(x) – распред. избыточных дырок. Подставляя и,;- тепловой ток,D – коэфф. диффузии,  - время диффузии, получаем: , поделим на напряжение:, где- сопротивление диода переменному току. Диф-я емкость является функцией прямого тока, она находится в прямой зависимости от толщины базы, уменьшаясь с уменьшением отношения. Если база толстая (>>L и sech()0) получим: , . Для тонкой базы (<L, sech()1-0,5): ,, где- среднее время диффузии или среднее время пролета носителей через тонкую базу при чисто диффузионном механизме движения. Т.к в тонкой базе влияние рекомбинации слабо и распред. дырок почти линейно. диффузионный дырочный ток оказывается практически постоянным.

Вопрос 22

Если к p-n переходу приложить переменное напряжение

полная проводимость p-n перехода для малого переменного напряжения

, здесь S-площадь p-n перехода

- плотность тока насыщения обратной ветви; ?

Ток насыщения

У идеализированного диода ВАХ выглядит следующим образом

ТокI0 называется тепловым током .Термин «тепловой» отражает сильную температурную зависимость тока I0 , а также тот факт, что он равен нулю при абсолютном нуле температуры. Другое название «тепловой ток насыщения» связано с тем, что при отрицательном напряжении обратный ток идеализированного диода будет равен –I0 и не зависит от напряжения. Опыт показывает, что обратный ток диода не остается постоянным, а более или менее сильно растет с увеличением обратного напряжения.