29. Жұтылу кезіндегі электронды-кемтіктік өткел. Р-n өткелінің вольт-амперлік сипаттамасы.
29.Электронно-дырочный переход при смещении. Вольт-амперная характеристика р-n перехода
Жартылайөткізгіш екі көршілес облыстарының арасында шекара, олардың бірі n-типті өткізгіштікке ие, ал екіншісі р-типті, электронды-кемтіктік өткел (p-n-өткел) деп аталады. Олар көптеген жартылайөткізгішті құрылғылардың негізі болып табылады. Кең қолданылатындары жазықты және нүктелі p-n өткелдері.
Жазықты p-n өткел p және n типтегі екі жартылайөткізгіштің шекарасында кристалл көлемінде қабатты-контактілі элементті көрсетеді (1(а)-сурет).
Жартылайөткізгішті құрылғылар өнідірісінде және интегралдық микросхемаларда р+- n немесе р- n+ өткелдері қолданылады. «+» индексі берілген монокристалл облысында үлкен электрөткізгіштікті көрсетеді.
1-сурет. жазықты (а) және нүктелі (б) p-n өткелі
Жазық p-n өткелдің физикалық процестерін қарастырайық (2-сурет). n-типті жартылайөткізште электрондар концентрациясы p-типті жартылайөткізгішке қарағанда айтарлықтай көп, және, керісінше, p-типті жартылайөткізгіште кемтіктер концентрациясы жоғары, жартылайөткізгіштер бөліктері шекарасында кемтіктер концентрациясы dp/dx және электрондардың dn/dx концентрациясы арасында деңгей айырмасы (градиент) пайда болады. Бұл электрондардың n облыстан р облысқа және кемтіктер қарама-қарсы бағытта диффузионды ауыспалылықты тудырады. Диффузионды токты құрайтын кемтіктер мен электрондар тығыздығы негізгі тасымалдаушыларға негізделген мына формуламен анықталады:
(1)
Мұндағы Dn және Dp – электрондар мен кемтіктерге сәйкес диффузия коэффициенті.
2-сурет.
p-n өткелдің құрылымы
Кемтіктің формулада (1) электрлік заряды электронның электрлік зарядына тең етілген, бірақ қарама-қарсы таңбада, ал «-» таңбасы dp/dx и dn/dx кезінде диффузияның концентрацияның азаю жағына кетіп бара жатқанын көрсетеді.
p-n өткелдің вольт-амперлік сипаттамасы (ВАС)
p-n өткелдің ВАС мына функциямен сипатталуы мүмкін.
мұнда IPN – бөлім шекарасы арқылы электрлік заряд тасымалдаушыларының қосынды тогы;
I0 - p-n өткелдің кері тогы;
U – өткелге салынған сыртқы кернеу көзі
K =1,38*10-23 Дж/град – Больцман тұрақтысы;
T – Кельвинде температуралар;
g – электрон заряды.
