Барьеры Шоттки и pn-переходы - Вольт-амперная характеристика р-n переходаТвердотельная электроника. Учебное пособие.
2.12. Вольт-амперная характеристика р-n перехода
Получим вольт-амперную характеристику p-n перехода. Для этого запишем уравнение непрерывности в общем виде:
Будем рассматривать стационарный случай dp/dt = 0.
Рассмотрим ток в квазинейтральном объеме полупроводника n-типа справа от обедненной области p-n перехода (x > 0). Темп генерации G в квазинейтральном объеме равен нулю: G = 0. Электрическое поле E тоже равно нулю: E = 0. Дрейфовая компонента тока также равна нулю: IE = 0, следовательно, ток диффузионный 
. Темп рекомбинации R при малом уровне инжекции описывается соотношением:
(2.57)Воспользуемся следующим соотношением, связывающим коэффициент диффузии, длину диффузии и время жизни неосновных носителей: Dτ = Lp2.
С учетом отмеченных выше допущений уравнение непрерывности имеет вид:
(2.58)Граничные условия для диффузионного уравнения в p-n переходе имеют вид:
(*)Решение дифференциального уравнения (2.58) с граничными условиями (*) имеет вид:
(2.59)Соотношение (2.59) описывает закон распределения инжектированных дырок в квазинейтральном объеме полупроводника n-типа для электронно-дырочного перехода (рис. 2.15). В токе p-n перехода принимают участие все носители, пересекшие границу ОПЗ с квазинейтральным объемом p-n перехода. Поскольку весь ток диффузионный, подставляя (2.59) в выражение для тока, получаем (рис. 2.16):
(2.60)Соотношение (2.60) описывает диффузионную компоненту дырочного тока p-n перехода, возникающую при инжекции неосновных носителей при прямом смещении. Для электронной компоненты тока p-n перехода аналогично получаем:
При VG = 0 дрейфовые и диффузионные компоненты уравновешивают друг друга. Следовательно, 
.
Полный ток p-n перехода является суммой всех четырех компонент тока p-n перехода:
(2.61)Выражение в скобках имеет физический смысл обратного тока p-n перехода. Действительно, при отрицательных напряжениях VG < 0 ток дрейфовый и обусловлен неосновными носителями. Все эти носители уходят из цилиндра длиной Ln со скоростью Ln/τp. Тогда для дрейфовой компоненты тока получаем:
Рис. 2.15. Распределение неравновесных инжектированных из эмиттера носителей по квазинейтральному объему базы p-n перехода
Нетрудно видеть, что это соотношение эквивалентно полученному ранее при анализе уравнения непрерывности.
Если требуется реализовать условие односторонней инжекции (например, только инжекции дырок), то из соотношения (2.61) следует, что нужно выбрать малое значение концентрации неосновных носителей np0 в p-области. Отсюда следует, что полупроводник p-типа должен быть сильно легирован по сравнению с полупроводником n-типа: NA >> ND. В этом случае в токе p-n перехода будет доминировать дырочная компонента (рис. 2.16).
Рис. 2.16. Токи в несимметричном p-n nереходе при прямом смещении
Таким образом, ВАХ p-n перехода имеет вид:
(2.62)Плотность тока насыщения Js равна:
(2.63)ВАХ p-n перехода, описываемая соотношением (2.62), приведена на рисунке 2.17.
Рис. 2.17. Вольт-амперная характеристика идеального p-n перехода
Как следует из соотношения (2.16) и рисунка 2.17, вольт-амперная характеристика идеального p-n перехода имеет ярко выраженный несимметричный вид. В области прямых напряжений ток p-n перехода диффузионный и экспоненциально возрастает с ростом приложенного напряжения. В области отрицательных напряжений ток p-n перехода - дрейфовый и не зависит от приложенного напряжения.
Емкость p-n перехода
Любая система, в которой при изменении потенциала φ меняется электрический заряд Q, обладает емкостью. Величина емкости С определяется соотношением: 
.
Для p-n перехода можно выделить два типа зарядов: заряд в области пространственного заряда ионизованных доноров и акцепторов QB и заряд инжектированных носителей в базу из эмиттера Qp. При различных смещениях на p-n переходе при расчете емкости будет доминировать тот или иной заряд. В связи с этим для емкости p-n перехода выделяют барьерную емкость CB и диффузионную емкость CD.
Барьерная емкость CB - это емкость p-n перехода при обратном смещении VG < 0, обусловленная изменением заряда ионизованных доноров в области пространственного заряда.
(2.64)Величина заряда ионизованных доноров и акцепторов QB на единицу площади для несимметричного p-n перехода равна:
(2.65)Дифференцируя выражение (2.65), получаем:
(2.66)Из уравнения (2.66) следует, что барьерная емкость CB представляет собой емкость плоского конденсатора, расстояние между обкладками которого равно ширине области пространственного заряда W. Поскольку ширина ОПЗ зависит от приложенного напряжения VG, то и барьерная емкость также зависит от приложенного напряжения. Численные оценки величины барьерной емкости показывают, что ее значение составляет десятки или сотни пикофарад.
Диффузионная емкость CD - это емкость p-n перехода при прямом смещении VG > 0, обусловленная изменением заряда Qp инжектированных носителей в базу из эмиттера Qp.
Зависимость барьерной емкости СB от приложенного обратного напряжения VG используется для приборной реализации. Полупроводниковый диод, реализующий эту зависимость, называется варикапом. Максимальное значение емкости варикап имеет при нулевом напряжении VG. При увеличении обратного смещения емкость варикапа уменьшается. Функциональная зависимость емкости варикапа от напряжения определяется профилем легирования базы варикапа. В случае однородного легирования емкость обратно пропорциональна корню из приложенного напряжения VG. Задавая профиль легирования в базе варикапа ND(x), можно получить различные зависимости емкости варикапа от напряжения C(VG) - линейно убывающие, экспоненциально убывающие.
Copyright © 2003-2008 Авторы
|
BobbyChert пишет... Только самые лучшие и действенные методы и методы продвижения
18/09/2020 14:58:59 |
|
EdwardQuoro пишет... Приветствую всех! Нашел в интернете ресурс с познавательными роликами. Мне он понравился. Советую
23/03/2021 08:31:12 |
|
viw пишет... Интернет-реклама по праву стала одним из основных инструментов продвижения товаров и услуг в любой момент сегодняшний денек выдался солнечный. Во многих странах расходы в любой момент продвижение в Интернете или Интернет-маркетинг превышают расходы всегда наружную рекламу, рекламу в печатных СМИ равным образом рекламу повсечастно телевидение. как и это конечно оправдано, например до какой мере стремительный рост количества пользователей сетью Интернет создает благоприятные условия для развития Интернет-коммерции. Интернет в свой черед электронные артос коммуникаций позволяют несравненно сократить срок на поиск вдобавок обработку информации необходимой для совершения покупки. На сегодняшний день покупателям не стоит ходить по выставкам равным образом магазинам, чтобы найти необходимый товар в свой черед привлекательные условия покупки. Покупателю довольно ввести интересующий концентрирование в поисковой системе, затем наметить несколько компаний, из числа первых в результатах поиска, чтобы сделать анализ предложений также выудить заказ. А продавцам товаров вдобавок услуг, вот и все, чтобы наладить продажи, стоит:
08/03/2022 11:34:58 |
|
Oliveraji пишет... Отлично пост! Мы будем ссылаемся на особенно на эту замечательную контент на нашем веб-сайте. Продолжайте писать великолепно.
14/04/2023 18:05:40 |
|
FrankNal пишет... Стилист, дизайнер и байер Евгений Моросников, который одевает российских селебрити, создал собственную линию одежды by Morosnikov. Ее уникальность, по словам мастера, заключается в универсальности: эта одежда идеально впишется в гардероб практически любого человека.
15/05/2023 10:08:57 |
|
Timmyzoort пишет... Вавада казино является лидером и входит в топ 10 лучших казино России. Хорошее казино то, которому доверяют клиенты. Уамада
31/05/2023 12:52:37 |
|
Timmyzoort пишет... Официальный сайт предлагает тысячи игр, которые могут похвастаться качеством и разнообразием. Это основные причины, по которым
07/07/2023 11:58:03 |
|
Oliversjb пишет... Привет ! Этот статья нельзя написать лучше! Читаю этот пост напоминает мне о моем предыдущем соседе по комнате! Он постоянно продолжал говорить об этом об этом. я собираюсь пошлю этот пост ему. Совершенно уверен он собирается очень хорошо прочитает. Благодарю вас за обмен!
11/07/2023 07:27:29 |
|
Robertvdl пишет... Эй просто хотел кратко сообщить вам, что некоторые из изображений не загружаются правильно. Я не уверен, почему, но я думаю, что это проблема связывания. Я пробовал это в двух разных веб-браузерах, и оба показывают одинаковые результаты.
12/07/2023 22:29:38 |
|
Bertiewiu пишет... Привет, я думаю, у вашего сайта могут быть проблемы с совместимостью браузера. Когда я смотрю на ваш сайт блога в Firefox, он выглядит нормально, но при открытии в Internet Explorer он частично перекрывается. Я просто хотел дать вам быстрый головы! Кроме того, очень хороший блог!
02/09/2023 07:42:29 |
|
Kirkmmy пишет... Привет это я, я также посещаю этот веб-сайт ежедневно, этот сайт на самом деле хорошая, а люди действительно делятся хорошие мысли.
07/09/2023 09:07:50 |
|
Otilianfw пишет... Я действительно люблю ваш блог.. Приятно цвета и тема. Вы сами построили этот сайт? Пожалуйста, ответьте, так как я надеюсь создать мой личный блог и с удовольствием знать, откуда вы это взяли или именно то, что тема называется. Большое спасибо!
08/09/2023 19:48:39 |
|
Robertafs пишет... Не возражаете, если я процитирую пару ваших статей при условии, что я предоставлю ссылки и источники на вашу сайт? Мой блог находится в той же самой ниши, что и ваша, и мои пользователи действительно выиграют от большая часть информации, которую вы представляете здесь. Пожалуйста, дайте мне знать, если это хорошо с вами. Ура!
22/09/2023 01:48:00 |
| Ваш комментарий к статье | ||||
