Материал: TTE_Lect1

np1 (2.8), (2.9) на межі між р- та n- провідниками (х=0).

Інжекція кількісно оцінюється рівнем інжекції i , який

визначють відношенням прирощення концентрації інжектованих носіїв до рівноважної концентрації основних носіїв

частина основних носіїв з метою компенсації зарядів інжектованих неосновних носіїв залишає нейтральні області НП і підходить до меж р-n-переходу. Внаслідок цього в цих областях виникає створене іонами домішкових атомів електричне поле. При низьких рівнях інжекції , властивих малопотужним напівпровідниковим приладам, що розглядаються нижче, це явище майже відсутнє.

Під дією градієнта концентрації неосновні нерівноважні носії дифундують углиб НП, порушуючи електронейтральність кристала. Відновлення нейтрального стану НП відбувається за рахунок знаходження носіїв від зовнішнього джерела напруги. Це є причиною проходження струму в зовнішньому колі.

2.1.3.2 Зворотне вмикання р-n-переходу

Під час прикладення до р-n-переходу зворотної напруги Uзв

(рисунок 2.12) створюється електричне поле Езв , яке збільшує результуюче поле переходу:

Ep n Eдиф Езв .

21

Рисунок 2.5 – Зворотне вмикання р-n-переходу

Потенціальний бар’єр переходу здійснюється до величини Uk Uзв

(рисунок 2.5,в,г). Це приводить до зменшення дифузійного струму через перехід при незмінному дрейфовому. Термодинамічна рівновага

22

в цьому випадку порушується на користь дрейфової складової:

jдиф jдр 0. Тому через перехід і в зовнішньому буде проходити

малий (порівняно з прямим струмом) струм неосновних носіїв. Оскільки процеси екстракції в цьому режимі, спричиняючи дрейф неосновних носіїв, переважають над процесами дифузії, то біля меж р- n-переходу відбувається зникання концентрації неосновних носіїв до

збільшується в міру віддалення переходу згідно з законами:

ЛЕКЦІЯ 3

ВЛАСТИВОСТІ p-n - ПЕРЕХОДУ

3.1 Параметри і ВАХ p-n-переходу

До параметрів р-n-переходу належать його товщина та

ємності.

3.1.1 Товщина переходу

Розглянемо р-n-перехід з товщиною (рисунок 3.1). Ця величина складається з товщини переходу в р-області p та товщини переходу в n-області і визначається формулою

де 0 8,85 10 12 -Ф/м - електрична стала;

- відносна електрична проникність ( =12 для кремнію, =16 для германію);

UK - контактна різниця потенціалів; U - прикладена зовнішня напруга.

23

Рисунок 3.1 – Р-n-перехід при NA NД

З формули (3.1) випливає, що товщина переходу залежить від ступеня легування областей НП (від концентрацій домішок) і від прикладеної напруги.

Чим вища концентрація домішок областей NA і NД , тим

вужчий перехід. Для величин p та n існує закономірність

пропорційні концентраціям домішок цих областей. Якщо NA >>

NД , тоді з (3.1) маємо

З формули (3.1) випливає, що збільшення прямої зовнішньої напруги U на переході (UK U) приводить до зменшення його товщини, Фізично це зумовлено тим, що при прямому ввімкненні

24

основні носії заряду змушені рухатися в напрямку від невипрямлювальних контактів до збідненого шару переходу, збагачуючи його. Опір переходу зменшується, сам перехід звужується (рисунок 3.2,а).

Рисунок 3.2 – Вплив напруги U на товщину переходу

Збільшення зворотної напруги на переході (UK U)

приводить до збільшення його товщини. В цьому випадку основні носії заряду зміщуються в різні сторони від р-n-переходу, і збіднений шар ще більше збіднюється на рухомі носії, його опір збільшується, а перехід розширюється (рисунок 3.2,б).

3.1.2 Ємності переходу

Залежно від фізичної природи заряду, що змінюється в переході, розрізняють бар’єрну та дифузійну ємності.

Бар’єрну (зарядову) ємність визначають зміною нескомпенсованого заряду іонів при зміні товщини запірного шару під дією зовнішньої напруги. Ідеальний р-n-перехід нагадує плоский конденсатор, пластинами якого є нейтральні низькоомні області НП. Отже, при використанні формули (3.32) бар’єрна ємність дорівнює

З (3.5) випливає, що бар’єрна ємність збільшується при зростанні NA і NД , а також при зростанні прямої напруги. При зростанні зворотної напруги бар’єрна ємність зменшується. Характер залежності Cбар f (U) показано на рисунку 3.3.

25