Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции по ТТЭ / ГЛАВА 3.doc
Скачиваний:
115
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
7.44 Mб
Скачать

3.5. Вольт-амперная характеристика реального р-n-перехода

В начале § 3.4 были указаны допущения, характерные для идеа­лизированного р-n-перехода и позволившие получить уравнение (3.40). Учтем теперь, к каким изменениям ВАХ приведет невыполне­ние некоторых допущений.

3.5.1. Учет генерации и рекомбинации носителей заряда в обедненном слое

Впервом допущении считалось, что пото­ки носителей заряда в обедненном слое не из­меняются, т.е. предполагалось, что токи в лю­бом сечении этого слоя одинаковы. В реальных условиях в обедненном слое имеются генера­ция и рекомбинация носителей, а следователь­но, и изменение плотности тока.

Влияние процесса генерации носителей в переходе иллюстрируется на рис. 3.12,а. Воз­никающие при генерации пары носителей раз­деляются электрическим полем перехода так, что электроны переводятся вn-область, а дырки в р-область, создавая дополнительную составляющую обратного тока, называемую генерационным током Iген. По своей природе он, как и , является тепловым, различие со­стоит лишь в том, чтосоздается неосновны­ми носителями прилегающих к переходу областей. В состоянии равновесия генерацион­ный токIген уравновешивается рекомбинационным током Iрек, природа которого ясна из рис. 3.12,б. Некоторые основные носите­ли, вошедшие в обедненный слой, но не имеющие достаточной энергии для преодо­ления потенциального барьера, могут быть захвачены рекомбинационными ловушка­ми (см. § 2.2.1), и рекомбинировать с носи­телями, приходящими таким же образом из другой области. Рекомбинация электрона и дырки в самом переходе означает появле­ние дополнительного тока, противополож­ного по направлению Iген. В состоянии рав­новесия Iрек = Iген и ток через переход остается равным нулю.

Что же произойдет с этими токами при прямом и обратном напряжениях на переходе?

При обратном напряжении потенциальный барьер в переходе возрастет на­столько, что поток основных носителей через переход практически прекратится, поэ­тому исчезнет рекомбинационный ток. Наоборот, генерационный ток возрастет, так как расширится обедненный слой. Чем больше обратное напряжение, тем шире пе­реход и больше Iген.

При прямом напряжении произойдет сужение обедненного слоя, следовательно, уменьшится ток Iген. но заметно возрастет ток Iрек из-за увеличения потока основных носителей через переход и соответствующего возрастания вероятности их захвата рекомбинационными ловушками. Однако при больших прямых напряжениях, когда потенциальный барьер становится малым, прямой ток через переход будет опреде­ляться практически инжекцией, а не рекомбинацией.

Таким образом, можно сделать вывод, что влияние Iген существенно при обрат­ном напряжении, а влияние Iрек – при сравнительно небольшом прямом напряжении, как показано на рис. 3.13. Штриховой линией показана ВАХ идеализированного р-n-перехода.

Теория показывает, что ток Iген пропорционален концентрации . Так как тепло­вой ток, то отношениеIген /~ 1/. Поэтому в кремниевых р-n-переходах обрат­ный ток Iобр = +IгенIген, а в германиевых Iобр = +Iген.

Начальный участок прямой ветви ВАХ реального р-n-перехода можно описать, заменив в (3.40) Т на mТ. Величина т, называемая коэффициентом неидеальности, может принимать значения от 1 до 2. Первое значение соответствует случаю, когда преобладает инжекционная составляющая прямого тока, второе – случаю преобла­дания рекомбинационной составляющей. Существенно, что при m >1 значение тока уже не будет равно тепловому (3.41).

Соседние файлы в папке Лекции по ТТЭ