Барьерная ёмкость p-n перехода

 

       Барьерная ёмкость возникает в p-n переходе в обратном включении из-за накопления по обе стороны от ОПЗ электронов и дырок.

       Барьерная ёмкость p-n перехода определяется по формуле ёмкости плоского конденсатора:

           

где  e – относительная диэлектрическая проницаемость кремния;

                   e₀ – электрическая постоянная (равна диэлектрической проницаемости вакуума = 8,85×10^-12 Ф/м);

                   S_P-N – площадь p-n перехода, м²;

                   d_ОПЗ – ширина ОПЗ, м.

           

Вольт-фарадная характеристика p-n перехода

Чем меньше напряжение, тем больше ширина ОПЗ и меньше барьерная ёмкость.

Из-за барьерной ёмкости на высокой частоте сопротивление p-n перехода в обратном включении уменьшается, что ухудшает его выпрямляющие свойства.

       Барьерная ёмкость применяется в варикапах – диодах, ёмкость которых можно менять, изменяя внешнее напряжение.

 

Переходы Шоттки

 

       Переход Шоттки – это контакт на границе между полупроводником и металлом.

       Различают выпрямляющие и невыпрямляющие переходы Шоттки. Выпрямляющие контакты проводят ток только в одном направлении, невыпрямляющие – в обоих.

       Тип контакта зависит от работы выхода электронов и металла A_м и работы выхода электронов из полупроводника: акцепторного A_p или донорного A_n.

 

Переход Шоттки с акцепторным полупроводником

           

       В металле (М) нет дырок и очень высокая концентрация электронов. В акцепторном полупроводнике (P) основные носители заряда – дырки, неосновные – электроны.

При A_м < A_p для выхода электронов из металла необходимо затратить меньшую работу, чем для их выхода из акцепторного полупроводника. Электроны покидают металл, попадают в p-область, рекомбинируют с дырками, создаётся ОПЗ. Из-за ушедших электронов металл заряжается положительно, а полупроводник – отрицательно.

       Контакт получается выпрямляющим. Чтобы его открыть, необходимо на p-область подать "+", а на металл – "-".

       При A_м > A_p электроны металл не покидают, ОПЗ не возникает. Контакт получается невыпрямляющим.

 

Переход Шоттки с донорным полупроводником

           

       В металле (М) нет дырок и очень высокая концентрация электронов. В донорном полупроводнике (N) основные носители заряда – электроны, неосновные – дырки.

При A_n < A_м для выхода электронов из полупроводника необходимо затратить меньшую работу, чем из металла. Электроны переходят из полупроводника в металл. На их месте остаются дырки, с которыми рекомбинируют оставшиеся электроны. Создаётся ОПЗ. Из-за ухода электронов металл заряжается отрицательно, а полупроводник – положительно.

       Контакт получается выпрямляющим. Чтобы его открыть, необходимо на n-область подать "-", а на металл – "+".

       При A_n > A_м электроны покидают металл, но дырок не образуется (так как в металлах нет кристаллической решётки). ОПЗ не возникает. Контакт получается невыпрямляющим.

       Невыпрямляющие контакты должны быть при контакте вывода с полупроводником.

       Выпрямляющие контакты применяют в диодах Шоттки. Они имеют большое быстродействие, так как в них нет движения дырок, которые менее подвижны, чем электроны.