63) Математическая модель p-n перехода
Для учета нелинейных и инерционных свойств p-n–перехода используются достаточно сложные модели.
Для приближенного решения статических задач (без учета инерционности) можно использовать простейшие аппроксимации (кусочно-линейного типа) с введением характеристик дифференциальных сопротивлений на участке прямого тока rпр и обратного тока – rобр.
Линеаризованная модель p-n-перехода может быть получена путем дифференцирования уравнения ВАХ относительно некоторого режима покоя U0, I0. Получим
Параметром линеаризованной модели является дифференциальное сопротивление p-n-перехода
При больших прямых токах I 0 >>IS имеем
При обратном включении, когда I 0= - I 0,
.
64) Как образуется переход Шоттки? Чем он отличается от обычного p-n перехода
Такие переходы, в зависимости от соотношений уровней Ферми в металле и полупроводнике, могут иметь линейный (омический) характер или нелинейный – с преимущественно односторонней проводимостью, как у обычного p-n–перехода. Омические контакты используются в качестве электрических выводов p-n–перехода. Нелинейный контакт металл - полупроводник n–типа замечателен тем, что электроны одного приграничного слоя (например, металла), переходя в n–слой полупроводника, являются для последнего основными носителями (в противоположность тому, что было при переходе электронов из n–слоя в р–слой в p-n–переходе). Это означает, что в нелинейном контакте металл - полупроводник отсутствует процесс накопления и рассасывания неравновесных неосновных носителей, т. е. отсутствует диффузионная емкость. Следствием этого является значительно меньшая инерционность перехода металл-полупроводник. Такие переходы названы переходом Шоттки по имени ученого, предложившего их. Дополнительной особенностью переходов Шоттки является меньшее падение напряжения по сравнению с обычным p-n-переходом, что означает меньшие потери мощности при прямом включении. Единственным недостатком переходов Шоттки является значительно меньшее обратное напряжение, при котором происходит пробой.
Отличие заключается в том, что обычный p-n переход образуется двумя полупроводниками, а диод Шоттки имеет переход металл – полупроводник.
65) Чем определяется быстродействие диодов?
Эквивалентная схема диода представлена на рис.1. Инерционность ключа определяется процессами накопления неосновных носителей в области p-n перехода, емкостью p-n перехода, емкостью между выводами и индуктивностью выводов. Основным справочным параметром, определяющим быстродействие диода, является время восстановления обратного сопротивления.
-
rуm - сопротивление утечки;
С0 - емкость между выводами диода;
L - индуктивность выводов;
СД - диффузионная емкость p-n перехода при прямом смещении;
СБ - барьерная емкость p-n перехода при обратном смещении
Быстродействие диода Шотки на несколько порядков превосходит быстродействие p-n-перехода. Это связано с тем, что в диодах Шотки в отличие от p-n-перехода перенос тока осуществляется только основными носителями заряда. При этом переходные процессы определяются не временем жизни неосновных носителей заряда, а перезарядкой области пространственного заряда полупроводника, длительность которой мала. Кроме того, технология изготовления диода Шотки включает одну основную операцию – нанесение металлического контакта, что проще соответствующих операций при изготовлении p-n-переходов (диффузия и т.д.). Управление параметрами диодов Шотки сводится, как правило, к изменению обработки поверхности полупроводника, а также к выбору типа металла или режима его напыления. Активная область диода Шотки имеет малые размеры и определяется шириной области пространственного заряда.