Вах выпрямляющего контакта м/п (n-типа)

Зонная модель контакта в равновесии (внешнее напряжение U=0)

В результате обмена электрополями м/у М и П из П в М течёт ток , а из М в П→ток

= - , j_n=j_м=j₀ -при равновесии потоков электронов (F_м=F_n) токи равны

• Прямая ветвь ВАХ - зависимость прямого тока через контакт j_пр от внешнего напряжения – U

Полезность прямого смещения:

но П (n-типа) ) внешнее U падает на обедненное П,

но М ) сопротивление которого R_к<R объёма полупроводника

Зонная модель контакта при прямом смещении

Равновесие нарушается, уровень F_n может выше F_м на величину qU_а –энергии электрона во внешнем поле

Барьер дна электронов из П в М уменьшается- ток j_n возрастает (j_n>j₀), а так =j_м – не уменьшается- внешнее U не влияет на высоту барьера Ф_в

Плотность прямого тока:

j_пр=j_n-j₀=j₀ -j₀=j₀( -1)

j_пр=j₀( -1) -прямая ветвь ВАХ ток ↑ с U и зависит от Т

Обратная ветвь ВАХ j_обр=f(Uобр)

Зонная модель контакта при обратном смещении

Полярность обратного смещения

Барьер для электронов, выходящих из П в М возрастает на величину qU ток из П в М-j_n уменьшается, а ток j₀-не измениться.

Обратный ток: j_обр=jn-jм=j₀ -j₀

Обратная ветвь ВАХ j_обр=j₀( _-1)

Ток при малых U~ _, а при больших j_обр=j₀ – ток насыщения контакта.

Вах выпрямляющего контакта

При больших прямых смещениях барьер исчезает и контакт становится невыпрямляющим- омическим с линейным ВАХ.

При больших обратных напряжениях (U<0) наступает резкое возрастание тока- пробой контакт- вплоть до разрушения

Реальная ВАХ: j=j₀( -1)

U>0- прямой ток

U<0 – обратный

U>(1-2) – возникает из-за туннельных токов (электроны проходят через барьер, а не над барьером) и рекомбинации электронов в области ОЗ

7.2. Электронно-дырочный переход. Явления инжекции и экстракции. Теория выпрямления электронно-дырочного перехода, емкость р-n перехода. Биполярные приборы микроэлектроники с р-n переходами. Гетеропереходы. Типы гетеропереходов. Построение энергетической диаграммы гетероперехода. Электрические свойства гетеропереходов. Основные гетеропереходные пары. Приборы с гетеропереходами. Сверхрешетки. Приборы на сверхрешетках. Варизонные структуры и область их применения.

p-n-переход

- структура полупроводника, состояние из контактирующих n и p областей кристалла

Резкий эксцентричный p-n-переход (N_A>N_d)

Х=0 – металлургическая граница

При контакте n и p- областей происходит обмен носителями: электроны переходят в р – область, дырки в n – область. Возникает объёмный заряд в n – области; в p – области.

Распределение концентрации в p-n- перехода

n_n , p_p – концентрация основных носителей заряда

n_p , p_{n –} концентрация не основных носителей заряда

d_n и d_p – толщина и объёмных зарядов в n и p- областей.

ТООЗ d=d_n+d_p – область сильного изменения концентрации носителей – есть физический p-n- переход.

Зонная модель p-n перехода в равновесие

U_к-контактная разность потенциалов

ионы доноров; ионы акцепторов; электроны; дырки

Контактная разность потенциалов

U_к возникает в результате диффузионного перераспределения электронов и дырок

U_к=? n_np_p= n_np_p =

n_i-собственная концентрация не основных зарядов U_к=

Толщина объединённого слоя (ТООЗ)

Для резкого ассимметричного p-n перехода