9. Товщина шару об΄ємного заряду p-n переходу. Бар΄єрна та дифузійна ємність p-n переходу. Варікапи, їх характеристики та параметри.

Толщина слоя объемного заряда в контакте Ме –п\п.

Эти случаи зависят от соотношения работ выхода Ме и п\п, типа п\п.

1. на границе контакта создаётся слой с ”+” зарядом

а)если п\п n-типа то к концентрация в этом слое меньше чем в V, или сопротивление этого слоя больше чем сопротивление V-а, поэтому этот слой будет запирающим.

b) на границе контакта образуется слой с избыточным ”+”, зарядом, поэтому сопротивление этого слоя меньше. На границе контакта слой с “-” зарядом

с) концентрация е-в при контакте больше чем в V, а сопротивление меньше чем в объеме –

1._Me_п\п 2._Ме_п\п антизапирающий слой.

d) концентрация дырок на границе меньше чем в объеме, сопротивление больше, чем в объеме, - запирающий слой.

Все случаи используют на практике а) и d) имеют выпрямительные свойства, величина тока через контакт зависит от полярности приложенного напряжения. B) и с) используются для создания омических контактов.

Распределение потенциала в запорном слое при контакте Ме-п\п и толщина ЗС.

Положим, что к контакту приложено внешнее напряжение u, создающее обеднённый слой . Если напряжение достаточно велико, то, следуя Шоттки, можно приближенно считать, что в некотором слое п\п толщиной d электронов нет вовсе (полностью истощённый слой), так что объемный заряд обусловлен только заряженными донорами и акцепторами. В этом случае имеем eu­_k0 (запорный слой)

и уравнение Пуассона

(6.11)

принимает простой вид:

(9.1)

Интегрируя его 2 раза и принимая во внимание граничные условия (при d подлежащим определению):

X=0: =0; X=d: = u+u_k,

(9.2)

Мы получаем

(9.3)

(9.4)

Пологая в формуле (9.4) =0,=0, находим толщину запорного слоя

(9.5)

Барьерная и диффузионная ёмкость p-n перехода.

Барьерная емкость плоского одномерного р-n перех. может быть рассчитана по ф-ле плоского кон-ра. Однако, несмотря на сходство этих формул, между барьерной ёмк. и ёмк. кон-ра имеется принци­пиальное различие.

Б арьерная емкость р-n перехода проявл. при приложении к р-n переходу изменяющ. во времени напр.

Барьерная ёмк. должна быть связана с прохождением токов смещения. Для одномерного плоского р-n-перехода ток смещения одинаков во всех его сечениях:

, где Q — заряд ионизированных примесей.

, 

Это выражение справедливо для резкого р-n-перехода, в кот. конц. донорной и акцепт. примесей меняются скачком. Для асимметричного р-n-перехода, одна из областей кот. ле­гирована гораздо сильнее другой. Пусть, например, p_pn_n, тогда

.

Для плавного p-n-перехода с лин. распред. концентрации примесей:

где а — градиент концентрации примесей.

Диффузионная емк. р-n перехода. Относительно перекл. диод ведет себя как сопро­тивление R, созданное областью объемного заряда и зашунтированное емк. С_д, обусловлен. накопл. заряда неосн. носителей при прямом смещении и рассасыванием его при об­ратном смещении. Эту емк. наз. диффузионной ёмк. р-п перехода.

Для сильно несимметрич. р-n-перех. с N_aN_д .

I_S — обратный ток насыщения.

Из этих выраж. следует, что для уменьш. С_д и по­выш. быстродейств. необ. уменьш. время жиз­ни избыточных неосн. нос. , легируя n- и р- обл. примесью, создающей эф. рекомб. центры.

Для резкого р-n-перехода ВФХ оказыв. прямой в координатах 1/С²_бар от U, а для плавного с линейным распределением примесей в координатах 1/С³_бар от U рис а, б.

Основные характеристики и параметры варикапов.

Варикапами наз. п/п диоды, у кот. исп. барьерная емкость запертого р-n перехода, зависящая от величины приложен. к диоду обратного напряжения.

изм. обратного напр., приложенного к р-n переходу, приводит к изм. барьерной ёмкости между р- и n-областями. Величина барьерной емкости диода С_бар может быть определена