5 . Поведение p-n-структуры при воздействии прямого и обратного напряжений.

П одача к р-области положительного заряда, а к n-области ― отрицательный, приводит к тому, что за счет энергии источника питания, дырки р-области получают дополнительную энергию, преодолевают потенциальный барьер и, скомпенсировав часть ионов акцепторв, уменьшают ширину р-n перехода. С другой стороны электроны, отталкиваясь от отрицательного полюса источника питания, компенсируют часть ионов доноров, так же понижая ширину потенциального барьера. В результате этого даже при незначительном напряжении 0.1В в структуре образуется результатирующий ток, который называется прямым. Приложение U_ПР приводит к увеличению проводимости.

П ри другой полярности получим: дырки и электроны в областях,где они являются основными, смещаются в глубину кристалла => увеличивается концентрация ионов доноров и ионов акцепторов соответственно=> увеличивается высота потенциального барьера (↑U_К). Создаётся широкая зона, в которой отсутствуют носители зарядов, структура обладает высоким сопротивлением=> электрический ток в ней протекать не может. Тем не менее в ней образуется обратный ток засчёт наличия неосновных носителей зарядов. Для неосновных носителей это поле является ускоряющим. Обратный ток фактически не зависит от внешнего напряжения I_ОБ=const (ток насыщения), потому что он образован носителями зарядов проводника собственной проводимости.

U_К=U_К0+U_ОБ

6.ВАХ р-n перехода, температурные и частотные свой-ва р-n перехода.

Диод- п/п прибор имеющий 2 выхода , принцип действия которого основан на процессах р-n перехода.

,где q -Заряд электрона;U-Напряжение приложенное к диоду; К- Постоянная Больцмана; Т-температура перехода;

Если приложено Uпр ,то

Е

I

сли приложено Uобр ,то

ВАХ реального диода отличается от идеального

В реальном диоде при его прямом включении требуется некоторое начальное напряжение, для того чтобы в структуре появился ток.

Обратная ветвь диода характеризуется некоторым мах значением напряжения

при котором резкое увеличение тока. Наступает электрический(обратимый), а

затем тепловой( не обратимый) пробой.

Т емпературные свойства

Прямое U не сильно зависит от Т т.к. прямой I определяется носителями материала примесной проводимости , а их концентрация ограничена. Более сильное воздействие Т оказывает на структуру, смещенную в обратном направлении.

При увеличении I в 2 раза на каждое увеличение Т на 10˚С.

Рабочая температура п/п на основе Ge составляет 70˚-80˚С

Si: Tпредельное=120-150˚С

Частотные свойства

Они определяют быстродействие диода. На частотные свойства влияют:

1)Барьерная емкость - образована ионами донорами и акцепторами, которые образуют электростатический заряд в области р-n перехода. Она определяется параметрами р-n перехода.

С=10-100 пФ

е- диэлектрическая проницаемость; S- площадь р-n перехода; δ-ширина р-n перехода

2)Диффузионная емкость - образуется в результате инжекции носителей зарядов из одной области в другую.

Дырки перемещаясь из р области в n не успевают рекомбинировать в соседнии области и скапливаются в р-n переходе. Также и электроны. Создается заряд Q. Сдиф= 100-1000 пФ

Ч астотные свойства ограничивает барьерная емкость, потому что диффузионная шунтирована относительно малым активным сопротивлением р-n перехода

Rc>Rпр