Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь 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 |
Основные параметры p- n-перехода. ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
1. Контактная разность потенциалов:
, где
- концентрация электронов собственного полупроводника (зависит от температуры), N a N d – концентрация акцепторной (и донорной) примеси соответственно, – температурный потенциал (равен 25мВ при Т=300 градусов по Кельвину), – энергия, которую должны приобрести свободные носители заряда, чтобы преодолеть электрическое поле (потенциальный барьер) p-n-перехода. 2. Ширина p-n-перехода: lpn = lp + ln p-n-переход состоит из двух областей:
-Если Na=Nd, то lp=ln и переход называется симметричным. -Если Na> <Nd, то lp> <ln (противоположное соотношение), такой переход несимметричен, причем сам переход располагается в области с меньшей концентрацией примеси (слабоконцентрированной).
P- n-переход при внешнем напряжении приложенном к нему. Внешнее напряжение, приложенное к p-n-переходу, нарушает динамическое равновесие токов, отсюда p-n-переход переходит в неравновесное состояние. 1)P-n-переход считается смещенным в обратном направлении, если к p-области приложен «-», а к n-области – «+» внешнего источника напряжения.
Напряжение направлено согласно с φк, а потому результирующее напряжение на p-n-переходе равно их сумме: Upn = U + φk. Это увеличивает E электрического поля, ширина p-n-перехода возрастает, процесс диффузии полностью прекращается через p-n-переход протекает обратный ток: Ipn = Iобр = I0 – это тепловой ток неосновных носителей заряда I0. Iдиф обращается в ноль. Величина теплового тока зависит от: а) Температуры окружающей среды:
Поскольку обратный ток связан с не основными носителями заряда, а их концентрация мала, то величина I0 принимает малые значения. Т0- текущая температура p-n-перехода, -исходное значение температуры окружающей среды, - температура удвоения теплового тока.(50-60С для Si, 90-100С для Ge, отсюда I0 p-n-перехода из Si сильнее зависит от температуры, чем из Ge). б) I0 зависит от материала p-n-перехода. ()<< () (в 1000 и более раз). 2)p-n-переход смещен в прямом направлении, если к p приложен «+», а к n – «-».
Такое напряжение направлено встречно φк, а потому результирующее напряжение на p-n-переходе уменьшается до величины: Upn= φк-U, это уменьшает E электрического поля, p-n-переход сужается. Возобновляется процесс диффузии основных носителей заряда. Через p-n-переход протекает прямой ток: Ipn=Iпрямой=Iдиф (ток диффузии основных носителей заряда).
При возрастании напряжения диффузионный ток резко возрастает и может достигать больших значений, поскольку он связан с основными носителями заряда, концентрация которых велика.
ВАХ p- n-перехода. Зависимость тока через p-n-переход от напряжения на нем:I=f(U) равна:
Главное свойство p-n-перехода – односторонняя проводимость. ВАХ p-n-перехода обладает выпрямительными свойствами. Iпр>>Iобр, что тождественно Rпр<<Rобр
Емкости p- n-перехода. Способность p-n-перехода накапливать электрический заряд, свидетельствует о том, что он обладает ёмкостью. Различают две емкости p-n-перехода: диффузионную и барьерную.
1.Cбар – барьерная емкость образуется неподвижными ионами примесей. Характеризуется перераспределением заряда в запертом p-n-переходе. Величина этой ёмкости зависит от Uобр на p-n-переходе. Она является преобладающей при обратном смещении: ,где , емкость при U=0, ν=1/2-1/3, зависит от способа изготовления p-n-перехода:
, где Sp-n – площадь p-n.
2.Диффузионная ёмкость: преобладает при прямом смещении p-n-перехода и характеризуется перераспределением зарядов вблизи p-n-перехода при протекании прямого тока. , где τn- время жизни неосновных носителей заряда.
Сдиф>>Cбар, но на практике почти не используются, так как имеет малую добротность, поскольку параллельно ей включено сопротивление p-n-перехода смещённого в прямом направлении, величина которого мала.
Лекция 3. Пробой p- n перехода. Согласно ВАХ, Iобр=I0 остается постоянным, не зависящим от обратного напряжения, однако при достаточно большом Uобр наблюдается резкое возрастание Iобр – это называется пробоем p - n -перехода, а напряжение, при котором это происходит, напряжением пробоя.
Пробои делятся на: 1) Тепловой. 2) Электрический, который в свою очередь делится на туннельный и лавинный (без перегрева).
1) Электрический пробой обратимый, т.е. после уменьшения величины обратного напряжения p-n-переход принимает свои первоначальные выпрямительные свойства. Лавинный пробой происходит из-за лавинного размножения неосновных носителей слабо легированных “широких” p-n-переходов. При достаточно большой напряжённости электрического поля электроны достигают скоростей, при которых выбивают из атома полупроводника валентные электроны, которые в свою очередь выбивают новые. Этот процесс происходит лавинообразно. Туннельный пробой происходит в сильно легированных “узких” p-n-переходах, и состоит в отрыве под действием сильного электрического поля валентных электронов, в результате которого в объёме p-n-перехода образуется электронная дырка. 2) Тепловой пробой, необратимый, он сопровождается разогревом p-n-перехода обратным током. При повышении температуры p-n-перехода число неосновных носителей заряда возрастает. Это приводит к увеличению Jобр, что приводит к ещё большему разогреву p-n-перехода. Разрушается (расплавляется) кристаллическая решетка, электрические свойства не восстанавливаются.
Полупроводниковые диоды.
Полупроводниковый диод – объём полупроводника с одним p-n-переходом и двумя выводами. Большинство диодов выполняются на основе несимметричных p-n-переходов. Одна из областей диода высоко легированная, называется эмиттер, другая слабо легированная – база. Несимметричный p-n-переход размещается в базе. Обозначения полупроводника диода.
ВАХ идеального диода совпадает с ВАХ p-n-перехода:
В реальном диоде прямая и обратная ветви отличаются от идеальных. При прямом смещении необходимо учитывать объёмное сопротивление областей базы и эмиттера диода. Это приводит к тому, что ВАХ прямая ветвь смещается вправо и зависит линейно от приложенного напряжения. Обратная ветвь диода зависит от величины обратного напряжения, т.е. наблюдается рост обратного тока. Это объясняется: 1.Генерационно-рекомбинационными процессами в p-n-переходах. 2.Наличием тока утечки.
ВАХ реального диода.
, где R0 – объёмное сопротивление базы эмиттера.
Эквивалентная схема диода при больших напряжениях. Rб>>Rэ Ren-сопротивление поверхности p-n-перехода между двумя областями
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 112; 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 - 13.59.218.147 (0.015 с.) |