7. Литература
Савельев И.В. Курс общей физики, т.Ш.М., «Наука», 1979г. §58-59, с.197-201; §64, с.221-226.
Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. М., «Высшая школа», 1987, с.41-138.
Курлин М.В. и др. Электрорадиоматериалы. Л., «Судостроение», 1969г., с.102-105.
Дополнительное задание к лабораторной работе №7-2
При приложении к p-n-переходу прямого напряжения часть основных носителей заряда преодолевает понизившийся потенциальный барьер. Преодолевшие потенциальный барьер носители заряда оказываются в соседней области неосновными. Таким образом, через p-n-переход происходит инжекция неосновных носителей заряда в область, примыкающую к p-n-переходу. Когда к p-n-переходу приложено обратное напряжение, неосновные носители заряда втягиваются электрическим полем в p-n-переход и проходят через него в соседнюю область – происходит так называемая экстракция. Процессы инжекции и экстракции описаны в п. 1, 2 данной работы. Если протекание тока через p-n-переход обусловлено только процессами инжекции и экстракции носителей, вольт-амперная характеристика может быть описана формулой:
, (1)
где
- элементарный заряд (заряд электрона);
- ток насыщения;
-постоянная Больцмана,
- температура,
- напряжение, приложенное к p-n-переходу
(считаем
>0
при прямом включении и
<0
– при обратном).
При прямом включении
p-n-перехода
обычно
(
0,025
эВ) и единицей в формуле (1) можно
пренебречь, тогда
1) (2)
При обратном
включении
<<1
и можно пренебречь экспонентой, тогда
(3)
Кроме составляющей тока, описываемой формулами (1, 2, 3) могут присутствовать и другие составляющие тока, из которых наиболее существенной является генерационно-рекомбинационная составляющая.
При обратном
напряжении на p-n-переходе
образующиеся из-за тепловой генерации
носители заряда разного знака
«растаскиваются» электрическим полем
переход в разные стороны и не рекомбинируют
(в области шириной
).
Обратный ток, вызванный генерацией
носителей в p-n-переходе,
называют генерационным током.
При прямом напряжении носители разных знаков подходят к p-n-переходу. Если прямое напряжение мало, то высота потенциального барьера ещё велика и основная часть носителей не может преодолеть потенциальный барьер, но вблизи середины перехода может происходить их рекомбинация. Составляющую прямого тока, связанную с процессом рекомбинации в p-n-переходе, называют рекомбинационным током.
Рекомбинационный ток зависит от напряжения тоже экспоненциально, но показатель экспоненты в 2 раза меньше, чем в случае инжекционного тока:
(4)
На рис.5 показаны описанные выше составляющие тока.
Рис.5. Зависимость от напряжения составляющих тока: вызванных только процессами инжекции и экстракции (1) и только процессами генерации и рекомбинации (2) носителей заряда.
Дополнительное задание к данной работе:
ОПРЕДЕЛИТЬ ПРЕОБЛАДАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА в изучаемом Вами диоде.
По виду обратной ветви, построенной вольт-амперной характеристике, определить преобладающий механизм протекания обратного тока. (Генерационный ток не имеет участка насыщения.)
Чтобы определить
механизм протекания прямого тока,
необходимо построить зависимость
от
.
Угловой коэффициент получившейся прямой
линии равен ½ для рекомбинационного
тока и 1 для инжекционного. При расчёте,
возможно, следует учесть сопротивления
электроизмерительных приборов.
Сделать выводы.
1)
Инжекционный ток
часто называют диффузионным током,
т.к. он вызван диффузией основных
носителей заряда через понизившийся
потенциальный барьер.