4. Распределение электрического потенциала и квазиуровней Ферми в р-n переходе.

4-1

Ток – состояние неравновесное, можно ввести квазиуровни Ферми.

- состояние равновесия

- неравновесное состояние

. В n области все уровни смещаются вверх, а в p – вниз, в том числе и квазиуровни Ферми.

5. Токи основных и не основных носителей заряда в р-n переходе.

5-1

В отсутствие приложенного напряжения в области p-n перехода имеется электрическое поле , но ток равен нулю. Это связано с тем, что дрейфовый ток компенсируется диффузионным.

Рассмотрим природу диффузионного и дрейфового токов.

В p области, рождающиеся электроны, за время своей жизни доходят диффузионным образом до границы ОПЗ, если их тепловая генерация происходит на расстоянии меньше, чем диффузионная длина. Ток электронов из p-области в n-область называется дрейфовым. Он компенсируется диффузионным током электронов из n-области в p-область. Диффузионный ток - это всегда ток основных носителей заряда. Аналогичная ситуация для дырок – дрейфовый ток создается неосновными носителями.

:

Дрейфовые токи при приложении внешнего напряжения не меняются, т.к. они определяются процессами генерации и диффузией до границ перехода. Диффузионная составляющая существенно зависит от внешнего поля (потенциального барьера).

:

- изменение потенциального барьера, при котором преобладают основные носители заряда, движущиеся диффузионным образом.

6-1

6. Вольтамперная (ВАХ) характеристика идеального р-n перехода.

ВАХ реального диода.

1 и 3 области – причина токов генерации и рекомбинации в объеме перехода.

Рассмотрим стационарную ситуацию

R определяется разностью двух слагаемых, одно не зависит от степени возбуждения, а второе зависит существенно.

преобладает рекомбинационный ток.

преобладает генерационный ток

- ток при обратном смещении, W- ширина p-n-перехода.

Генерационная составляющая тока пропорциональна ширине p-n-перехода.

С ростом напряжения при обратном смещении растет и ток .

На участке 1 ток

На участке 2 пробой: тепловой, лавинный, туннельный. Система неустойчива, положит. обратная связь.

Тепловой: генерация ;

Туннельный: при обратном смещении происходит всё большее искривление зон => появляется возможность прямого туннелирования эл-нов из E_V в E_C .

Лавинный (основной): быстрый электрон при столкновении может выбить электронно-дырочную пару, эта пара ускоряется полем и сама может выбить электронно-дырочную пару.

7-1

7. Физический принцип работы биполярного и полевого транзисторов.

Проблема пиннинга уровня Ферми поверхностными состояниями.

Биполярный транзистор представляет собой два p-n перехода, включеных навстречу друг другу.

База тонкая W<<L.

– определяется электронами инжекции из контакта.

2. Полевой транзистор.

Работает на эффекте поля.

- – поверхность на которой отсутствуют поверхностные состояния и пиннинг уровня Ферми.