22. Инерционные свойства р-п перехода. Барьерная емкость. Вольт-фарадные характеристики перехода.

1) При воздействии на p-n-переход напряжения высокой частоты начинают проявляться инерционные свойства перехода. Инерционность процесса обуславливается 2 факторами:

1. Наполнением и рассасыванием неосновных н.з. в базе в процессе их инжекции и экстракции

2. Перераспределением н.з. в области перехода, значит p-n-переход обладает ёмкостью. Для p-n-перехода характерны два состояния (прямо- и обратно-смещенное), поэтому эту ёмкость можно условно разделить на 2 составляющие: диффузионная ёмкость, связанная с перераспределением н.з. в базе и барьерная ёмкость, связанная с перераспределением в переходе

2) Барьерная ёмкость (ёмкость при обратном смещении) отражает перераспределение носителей в p-n-переходе, то есть эта емкость обусловлена не скомпенсированным объемным зарядом, сосредоточенным по обе стороны от границы перехода. Роль диэлектрика у барьерной емкости выполняет запрещенная зона, практически лишенная носителей. Барьерная емкость зависит от площади перехода, от концентрации примеси, от напряжения на переходе C_бар= = * =

Особенностью барьерной емкости является то, что она изменяется при изменении напряжения на переходе; эта емкость нелинейна, и при увеличении обратного напряжения барьерная емкость уменьшается, так как возрастает толщина запирающего слоя.

3) Барьерная емкость увеличивается с ростом N_а и N_д, а также с уменьшением обратного напряжения. Одна из принципиальных особенностей, отличающих емкость С_бар от емкости плоского конденсатора, состоит в том, что в переходе направление вектора напряженности электрического поля не зависит от полярности приложенного напряжения.

Диффузионная ёмкость. При увеличении внешнего напряжения, приложенного к р-n-переходу в прямом направлении, растет концентрация инжектированных носителей вблизи границ перехода, что приводит к изменению количества заряда, обусловленного неосновными носителями в р- и n-областях.

Полная емкость р-n-перехода определяется суммой барьерной и диффузионной емкостей: С_пер = С_бар + С_диф.

При включении р-n-перехода в прямом направлении преобладает диффузионная емкость, а при включении в обратном направлении – барьерная.

Вольт-фарадная характеристика – это зависимость емкости p-n перехода от напряжения, приложенного к нему.

23. Диффузионная емкость р-п перехода. Эквивалентные схемы идеализированного и реального р-п переходов

1) Диффузионная емкость отражает перераспределение носителей в базе

При прямом напряжении на переходе, существует 2 причины для появления ёмкости:

1. Изменение зарядов в области перехода

2. Изменение конценртации н.з. инжектированных в область базы

Диффузионная емкость также нелинейна и возрастает с увеличением прямого напряжения. Образование этой емкости схематично можно представить следующим образом. Эмиттер p-область, а база n-область. Носители из эмиттера инжектируются в базу. В базе вблизи перехода происходит скопление дырок - объемный положительный заряд, но в это время от источника прямого напряжения в n-область поступают электроны, и в этой области, ближе к внешнему выводу, скапливается отрицательный объемный заряд. Таким образом, в n-области наблюдается образование двух разноименных зарядов "+Q_диф" и "-Q_диф". При постоянном напряжении эта емкость рассматривается как отношение абсолютных значений заряда и контактной разности потенциалов (прямого напряжения): , а при переменном Диффузионная ёмкость на высоких частотах стремится к нулю.

2) Реальные p-n-переходы являются, как правило, несимметричными. При этом концентрация примеси в одной области превышает концентрацию примеси в другой. Область с большей концентрацией называется эмиттером, с меньшей — базой. Меньшая концентрация примесей означает меньшую электропроводность и большее удельное сопротивление. Поэтому в реальных p-n-переходах пренебрегать удельным сопротивлением базы нельзя.

Эквивалентная схема реального p-n-перехода

(25)3) Время установления прямого напряжения – интервал времени от момента подачи на диод импульса прямого тока (при нулевом смещении до достижения заданного значения прямого напряжения на диоде)

Пока концентрация дырок превышает равновесное значение условие работы ИД соответствует высокому уровню инжекции, т.е. большим током

По мере заряда емкости, напряжение достигает Umax. По мере накопления нз в базе происходит модуляция сопротивления базы и далее напряжение начинает спадать по мере диффузии нз от перехода вглубь базы.