Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Выпрямляющий и омический контактыСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Зависимость тока через переход от величины приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). IПР, mA IДИФ=IОНЗ
IО UОБР, В 0 UПР, В 1В
IДР=IННЗ
IОБР, мкА
Прямая и обратная ветви ВАХ изображены в разных масштабах. При прямом включении перехода его сопротивление мало, поэтому ток через переход резко возрастает по экспоненте с ростом прямого напряжения. При обратном включении перехода его сопротивление велико, поэтому ток через переход будет мал и равен тепловому . Прямое напряжение, подаваемое на переход, не должно превышать 1В!
Обратное напряжение, подаваемое на переход, может достигать 20В. Вывод: p-n переход обладает односторонней проводимостью, т.е. проводит ток только в одном направлении – прямом. Контакт с односторонней проводимостью называется выпрямляющимконтактом. Таким образом, p-n переход является выпрямляющим контактом. Кроме выпрямляющего контакта на основе p-n перехода, можно создать выпрямляющий контакт Металл-Полупроводник (Ме-п/п) путем напыления тонкой пленки металла на полупроводник. Исследованиями выпрямляющего контакта Ме-п/п занимался немецкий ученый В. Шотки, который в 1938 году обнаружил потенциальный барьер у такого контакта. В честь этого ученого диоды на основе выпрямляющегоконтакта Ме-п/пполучили название диодов Шотки. Характерная особенность таких диодов – малая инерционность, т.е. высокое быстродействие (быстрое переключение). Кроме выпрямляющих контактов Ме-п/п, существуют контакты Ме-п/п, называемые омическими, т.к. ток, протекающий через такой контакт подчиняется закону Ома (). Характерная особенность омических контактов – пропускание тока в обоих направлениях (и прямом, и обратном). Омические контакты широко распространены в электронной технике, т.к. используются для присоединения внешних выводов к кристаллам полупроводников.
омический p n омический контакт контакт
UПИТ
Емкости p-n перехода Барьерная емкость p n
do do – толщина запирающего слоя В p-n переходе после диффузии основных носителей заряда в соседние области появляются избыточные ионы примеси (в p-области – отрицательные, в n-области – положительные), в результате чего p-область заряжается отрицательно, а n-область – положительно, т.е. возникает разность потенциалов (потенциальный барьер). Данный переход можно рассматривать, как плоский конденсатор, обкладками которого являются p-и n-области, а диэлектриком – запирающий слой,имеющий повышенное сопротивление. Емкость такого конденсатора называется барьерной, т.к. она обусловлена наличием потенциального барьера. –q +q
В равновесном состоянии перехода, т.е. когда ЕВНЕШН=0, барьерная емкость зависит от площади p-n перехода, диэлектрической проницаемости полупроводника и толщины запирающего слоя: , где - относительная и абсолютная диэлектрическая проницаемость. При подаче обратного напряжения толщина перехода возрастает (обкладки конденсатора как бы раздвигаются), а, следовательно, емкость этого конденсатора уменьшается: , где - барьерная емкость перехода при наличии обратного напряжения; - барьерная емкость перехода при отсутствии внешнего напряжения; - потенциальный барьер перехода при отсутствии внешнего напряжения;
Диффузионная емкость При прямом включении перехода возникает еще одна емкость – диффузионная. Прямое напряжение, подаваемое на переход, обеспечивает более интенсивный процесс диффузии основных носителей заряда в соседние области. Этот интенсивный процесс приводит к тому, что пришедшие в большом количестве в соседние области заряды не успевают прорекомбинировать с зарядами противоположного знака и накапливаются, образуя объемные заряды. Чем больше прямое напряжение, тем больше величина этих объемных зарядов. p n
_ _ ОНЗ + + _ _ Ө ОНЗ + + _+ ЕВН
ЕВНЕШН
Изменение объемного заряда в зависимости от приложенного прямого напряжения характеризует емкость, называемая диффузионной (т.к. обусловлена диффузией ОНЗ) и определяемая формулой:
или , где
- изменение прямого напряжения; - изменение объемного заряда.
Пробой p-n перехода Пробой – это резкое возрастание обратного тока перехода при условии, что обратное напряжение превысит максимально допустимое значение, т.е.
справочная величина Напряжение пробоя зависит от типа перехода и может иметь величину от единиц до сотен Вольт. Обратная ветвь ВАХ при пробое: Uобрmax IО 0 UОБР 1 1- электрический пробой 2 - тепловой пробой
IОБР
Виды пробоев:
Обратимый Необратимый процесс процесс
Тепловой пробой Тепловой пробой возникает за счет нарушения теплового баланса между теплом, которое выделяется в переходе, и теплом, котороеотводится (рассеивается корпусом прибора):
( количество теплоты)
С ростом обратного напряжения выделяемая в переходе мощность увеличивается , что приводит к разогреву перехода и усилению термогенерации пар носителей заряда, т.е. к увеличению концентрации ННЗ, а, следовательно, к росту обратного тока. Рост обратного тока сопровождается дальнейшим увеличением выделяемой мощности, т.е. большим разогревом перехода и более интенсивной термогенерацией и т.д., т.е. идет нарастающий процесс: и т.д. В итоге переход перегревается и разрушается (разрушается кристаллическая решетка) – процесс необратимый. Процесс называется обратимым, если при уменьшении обратного напряжения до допустимого значения восстанавливается нормальный режим работы перехода, т.е. обратный ток принимает стационарное значение теплового тока . Для обеспечения теплового режима полупроводниковых приборов используются радиаторы, изготавливаемые из материалов с высокой теплопроводностью (например, Al, Cu).
Электрический пробой При электрическом пробое обратный ток перехода резко возрастает поддействием сильного электрического поля.
а) Лавинный пробой Лавинный пробой возникает в так называемых «толстых» переходах. Под действием сильного электрического поля электроны, двигаясь с большой скоростью, приобретают кинетическую энергию, достаточную для ударной ионизации нейтральных атомов кристаллической решетки. Механизм ударной ионизации: свободный электрон, обладающий большой кинетической энергией, ударяясь о нейтральный атом, передает валентным электронам этого атома часть своей энергии, и они отрываются от атома, становясь свободными. Атом при этом ионизируется. Возникшие в результате ионизации свободные электроны также разгоняются электрическим полем, ударяются о новые атомы кристаллической решетки и выбивают из них следующую партию электронов. Процесс нарастает лавинообразно (как снежный ком) – отсюда и название пробоя – «лавинный». Для ударной ионизации необходимо поле с напряженностью: В результате ударной ионизации возникает размножение НЗ, и обратный ток резко возрастает – возникает лавинный пробой. На лавинном пробое работают такие полупроводниковые приборы, как стабилитроны, тиристоры, лавинные транзисторы и др.
б) Туннельный пробой Если напряженность электрического поля достигнет значения и переход будет очень тонкий (с толщиной запирающего слоя ), возможен туннельный пробой – переход электронов из валентной зоны (ВЗ) одного полупроводника в зону проводимости (ЗП) другого полупроводника без изменения энергии. Тонкий переход получается при высокой степени легирования полупроводников (), т.е. когда используются вырожденные полупроводники.
Механизм туннельного пробоя: Электрон, движущийся в сторону очень узкого перехода, под действием очень сильного поля пройдет через переход, как через туннель, и займет свободный уровень с такой же энергией по другую сторону перехода. Таким образом, обязательным условием туннельного пробоя, кроме сильного поля и тонкого перехода, является наличие свободного уровня по другую сторону перехода. При этом ВЗ одного полупроводника должна находиться на одном уровне с ЗП другого полупроводника.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-05; просмотров: 902; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.98.61 (0.006 с.) |