 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Властивості p-n переходу при наявності зовнішньої напруги
Густина повного струму через p-n перехід визначається сумою дифузійних і дрейфових складових густин струмів, які за відсутності зовнішньої напруги однакові. Напрям струмів дрейфу протилежний струмам дифузій. Тому в стані термодинамічної рівноваги при незмінній температурі й відсутності зовнішнього електричного поля густина повного струму через p-n перехід дорівнює нулеві: Jр диф +Jn диф +Jр др + Jn др = 0 (1)
або ідиф+ідр = 0 Подвійний електричний шар в області p-n переходу зумовлює контактну різницю потенціалів, яку називають потенціальним барєром φк . Величина φк залежить від матеріалу напівпровідника і його температури. Для германію φк = (0,2-0,4) В, для кремнію φк =(0,5-0,75) В 3.1 Пряме вмикання p-n переходу Пряме включення p-n переходу отримують, якщо у р-ділянку ввімкнути плюс джерела зовнішньої напруги Uзн, а у n-ділянку - мінус. Під дією прямої напруги через зменшений потенціальний бар’єр носії заряду вводяться в ділянки, де вони є неосновними. Цей процес називають інжекцією(вприскуванням) носіїв заряду. При прямій напрузі не тільки знижується потенціальний бар’єр, але також зменшується ширина запірного шару При прямому вмиканні p-n переходу (рис.3) зовнішнє електричне поле Ерез = Евн– Езн (2) При цьому ідиф зростає, а висота потенціального бар'єру знижується:
У цьому випадку через перехід течеп рямий струм:
Він обумовлюється дифузійною складовою струму,тобто залежить від концентрації основних носіїв зарядів і є великим за величиною. Якщо бар’єр значно занижений, то 3.2. Зворотне вмикання р-n переходу Якщо прикласти до p-n переходу зовнішню напругу UзАтак, щоб плюс був підключений до області напівпровідника n-типу, а мінус – до області р-типу (таке вмикання називається зворотним, рис.3), то збіднений шар розширюється, тому що під дією зовнішньої напруги електрони й дірки як основні носії заряду зміщуються в різні сторони від p-n переходу. Ширина нового збідненого шару збільшується,в результаті поле в p-n переході зростає і дорівнює: Ерез = Евн + Ез (5)
Оскільки електричний опір p-n переходу дуже великий, то практично вся напруга Uзнприкладається до нього. Висота потенціального бар’єру зростає до величини:
де
Рис.3. Зворотне вмикання p-n переходу Рис.4. Пряме вмикання p-n переходу
При зворотному вмиканні переходу через нього протікає зворотний струм ізв, який зумовлений потоком неосновних носіїв заряду. При цьому відбувається переміщення дірок із n-ділянки в р-ділянку і електронів із р-ділянки в n-ділянку. Таким чином неосновні носії заряду втягуються електричним полем у p-n перехід і прорходять через нього у сусідні ділянки. Виведення неосновних носіїв (дірок з n-ділянки та електронів з р-ділянки ) через p-n перехід під дією зворотної напруги Uзн з ділянки, де вони були неосновними носіями зарядів, в ділянку, де вони стають основними носіями, називається екстракцією. При зворотному ввімкненні p-n переходу основну роль визначає дрейфовий струм, а тому зворотній струм
Зі збільшенням зворотної напруги збільшується не тільки висота потенціального бар’єру, але і товщина запірного шару, товщина p-n переходу (
Поиск по сайту: |
(рис.4). Його опір у прямому напрямі стає прямим (одиниці-десятки іонів).
спрямоване зустрічно внутрішньому Евн і результуюча напруженість зменшується:
(3)
(4)
і можна вважати 
, тобто прямий струм в переході являється чисто дифузійним.
, (6)
– результуюра різниця потенціалів ізв Δ 
’’
із збільшенням Uзн наближається до сталого значення 
( його ще називають зворотним струмом насичення p-n переходу, тепловим струмом): 
(7)
). Запірний шар ще дужче збіднюється носіями і опір значно зростає.