2. Обратное включение p-n-перехода

Обратное включение p-n-перехода осуществляется подачей внешнего напряженияU_обрположительным потенциалом к областиn, отрицательнымк области р (рис.2.3.).

Внутреннее и внешнее электрические поля направлены в одну сторону, поэтому потенциальный барьер возрастает на величину U_обр. При этом увеличивается объемный заряд вp-n-переходе, и ширинаp-n-перехода возрастает до значенияd₁:

(2.7)

Возросший потенциальный барьер затрудняет движение основных носителей через p-n-переход, поэтому уменьшается создаваемый этими носителями диффузионный ток. Т.к. дрейфовая составляющая тока, обусловленная неосновными носителями заряда, зависит только от температуры, то ее можно считать неизменной. Через диод будет протекать ток в обратном направлении:

J_обр=J_др - J_диф. (2.8)

При небольших обратных напряжениях наблюдается увеличение обратного тока за счет уменьшения диффузионной составляющей; при некотором обратном напряжении, когда диффзионная составляющая тока уменьшится до нуля, обратный ток останется постоянным (рис.2.4). Т.о. обратный ток через переход определяется величиной и направлением дрейфовой составляющей тока, и его величина зависит от вероятности появления неосновных носителей заряда на границе перехода. А т.к. эта вероятность определяется температурой, то обратный ток назвалитепловым током I_т.

Вторая составляющая тока через p-n-переходэтоток термогенерацииI_тг, вызванный тепловой генерацией пар электрон-дырка в самом переходе (т.е. появлением основных носителей заряда). Наряду с процессом генерации происходит процесс регенерации, который обусловлен теми основными носителями областейp иn, которые, обладая достаточной энергией, попадают в областьp-n-перехода и частично ре комбинируют с образовавшимися там зарядами. В равновесном состоянии (при отсутствии внешнего напряжения) токи термогенерации и рекомбинации компенсируют друг друга. При наличии обратного напряжения тормозящее полеp-n-перехода уменьшает ток рекомбинации, и ток термогенерации начинает над ним преобладать.

Третья составляющая тока через p-n-переходток поверхностной утечки, который линейно зависит от величины обратного напряжения и создается различными загрязнениями на внешней поверхностиp-n-структуры:

. (2.9)

Т.о. обратный ток p-n-перехода состоит из трех составляющих:

1. тепловой ток, обусловленный неосновными носителями заряда;

2. ток термогенерации, обусловленный основными носителями;

3. ток поверхностной утечки, обусловленный выходом p-n-перехода на поверхность.

Вольт-амперная характеристика обратного включения p-n-перехода представлена на рис.2.5.

3. Зарядная емкость p-n-перехода

Изменение напряжения, приложенного к p-n-переходу, приводит к изменению величины зарядов ионов примесей слева и справа от границы перехода. Поэтому плоскостной переход можно рассматривать как систему, состоящую из двух плоскостей, имеющих одинаковые по величине и противоположные по знаку заряды, разделенных средой с диэлектрическими свойствами. Объемный заряд создается ионами примесей:

, (2.10)

где d выражается по формуле (2.3);U = ₀ + U_обр.

Зарядная (барьерная) емкость p-n-перехода зависит от внешнего напряжения и концентрации примесей; она возрастает при снижении обратного напряжения. Различают статическую и динамическую зарядные емкостиp-n-перехода.

Статическая барьерная емкостьопределяется соотношением:

. (2.11)

Динамическая барьерная емкостьопределяется соотношением:

. (2.12)