Эффекты высокого уровня инжекции

Аналитические выражения для ВАХ р-перехода в (1.49) и (1.53) выводи-

лись исходя из условия малых плотностей токов, протекающих через р-n-

переход (малый уровень инжекции).

Уровни инжекции разделяют на три вида, исходя из соотношения величин

концентрации неосновных носителей, инжектированных в базе, и равновесной

концентрации основных носителей в базе.

Для р+-n-переходов: Δp_n << n_n0— малый уровень инжекции, p_nгр – p_n0 = Δp_n

≈ _nn0 — средний и p_nгр – p_n0 = Δp_n >> n_n0 — высокий уровень инжекции

Процессы, происходящие в р-n-переходах при больших плотностях тока,

во многом определяют их работу и существенно видоизменяют аналитические

выражения для ВАХ р-n-переходов. Подробнее рассмотрим те эффекты, кото-рые учитываются при выводе аналитического выражения для ВАХ р-n-

перехода, работающего при высоком уровне инжекции.

Во-первых, появляется электрическое поле в базе, направление которого

способствует быстрейшему переходу неосновных носителей через базу. Появ-

ление поля вызвано следующим: в n-базу поступает такое количество неоснов-

ных носителей Δpn, которое нарушает квазинейтральность области; для ее

обеспечения из вывода базы в базовую область поступает такое же количество

основных носителей Δnn ≈ Δpn. Образуется электрическое поле, направленное

от ОПЗ в глубь базы. Покажем, что наличие электрического поля в базе такого

направления приводит к удвоению коэффициента диффузии неосновных носи-

телей в базе.

Следовательно, коэффициент диффузии неосновных носителей в базе, как

результат воздействия электрического поля, удваивается.

Во-вторых, при высоком уровне инжекции мы не можем считать, что вcе

напряжение, приложенное к нему, падает на ОПЗ р-n-перехода. Действительно,

при малых плотностях тока можно было пренебречь падением напряжения на

омических сопротивлениях эмиттерной и базовой областей, т.е. величина Ur_Э +

Ur_Б ≈ I r_Б мала.

Кроме того, дифференциальное сопротивление р-n-перехода rj = dU/dI ве-

лико, так как

обратно пропорциональна величине тока, протекавшего через р-n-переход. При

высоких плотноcтях тока величина rj уменьшается, а UrБ увеличивается. Поэто-

му напряжение, приложенное к р-n-переходу, соcтоит из суммы двух напряже-

ний: напряжения, падающего на ОПЗ р-nерехода, Uj и напряжения, падающего

на сопротивление базы UrБ.

Следует обратить внимание на то, что показатель экспоненты в данном

случае равен qU/2кТ, а не qU/кТ. Появление множителя 1/2 предполагает, что

Uj = UrБ = U/2.

Ток р-n-перехода оказался не зависящим от равновесной концентрации не-

основных носителей, а следовательно, и от концентрации примесей, он опреде-

ляется собственной концентрацией ni. Это связано с тем, что при больших

плотноcтях тока концентрация как неосновных, так и основных носителей оп-

ределяется числом инжектированных носителей и не зависит от содержанияпримесей в полупроводнике.

Для р-n-перехода с длинной базой аналитическое выражение вольт-

амперной характеристики при высоком уровне инжекции

Поиск по сайту: