2.5 Обратное смещение p-n перехода. Экстракция.
|
Когда внешняя ЭДС приложена плюсом к n-слою (согласно с внутренней ЭДС), высота потенциального барьера увеличивается. Напряжение такой полярности называется обратным. Неравновесная высота потенциального барьера увеличивается на величину внешнего прямого напряжения
Больцмановское равновесие нарушается в пользу дрейфа неосновных зарядов Дрейф неосновных зарядов не скомпенсирован встречной диффузией, jдр>>jдиф. их концентрации уменьшаются. |
.
(2.30)Уменьшение граничной концентрации неосновных зарядов при обратном включении р-n перехода по сравнению с равновесной называется экстракций.
|
Так как дрейфовые токи - это токи неосновных зарядов, концентрации которых на много порядков меньше концентрации основных, то и обратный ток p-n перехода очень мал. В идеализированной модели p-n перехода Iобр образуется в результате дрейфа зарядов с концентрациями pno и npo из узких слоев (шириной Lp и Ln), примыкающих к переходу. |
Граничные концентрации неосновных зарядов при обратном включении
(2.31)
(2.32)
Уже при Uобр=0,2 В Uобр/Т= 200/25=8, e8 104, pn(0) np(0)0.
Избыточные концентрации неосновных зарядов
(2.33)
(2.34)
2.6 Несимметричный p-n переход. Эмиттер. База.
|
Несимметричные p-n переходы образуются между слоями с неравными концентрациями примеси. На рисунке изображен переход при NА>>NД. В этом случае pPO= NA* >> nno=NД* и через закон действующих масс nPO= ni2/NA* << pno= ni2/NД* 1. В соответствии с (2.16) NA*/ NД* = lon/ lop. При NА>>NД lon>> lop lo=lon+ lop lon (2.35) Несимметричный p-n переход располагается в области с меньшей концентрацией. 2. В прямом включении в соответствии с (2.26) и (2.27) pn(0)>> np(0) (2.36) - в несимметричном переходе наблюдается односторонняя инжекция – из области с большей концентрацией примеси в область с меньшей. |
Область с большей концентрацией примеси (инжектирующая в прямом включении) называется эмиттер. Область с меньшей концентрацией примеси называется база. Чтобы выделить эмиттер, применяют символ +. В рассмотренном примере p-эмиттер и n-база, т. е. p+-n переход. Если NД>> NA, то тогда n – эмиттер, а p – база, образуется p-n+ переход.
Ширина p+-n перехода
(2.37)
Распределение неосновных зарядов для p+-n перехода в прямом включении:
jp>>jn – плотность дырочного тока больше электронного, последним пренебрегат.
Распределение неосновных зарядов для p+-n перехода в обратном включении:
При обратном смещении также наблюдается резкая несимметрия тока.