Вопрос 9

Рисунок 12 – ВАХ p-n перехода

1 – прямая ветвь; 2 – обратная ветвь при лавинном пробое; 3 – обратная ветвь при тепловом пробое; 4 – обратная ветвь при туннельном пробое.

Зависимость тока через p-n переход от величины напряжения называется его ВАХ. При расчете ВАХ предполагается, что электрическое поле вне объединенного слоя отсутствует. ВАХ p-n перехода описывается выражением

Где I – ток, текущий через p-n переход; q – заряд электрона; Uвн – напряжение, приложенное к p-n переходу; k – постоянная Больцмана; T – температура по Кельвину; Io – обратный ток (ток насыщения)

Выражение (1) принято называть уравнением Эберса-Молла. Это уравнение представляет наиболее общий вид теорет. ВАХ p-n перехода и является основой для любых других более точных описаний физических процессов в переходе. Для прямого напряжения можно пренебречь 1 по сравнению с экспотенциальной составляющей

При обратном напряжении порядка 0,1 – 0,2В экспотенциальное выражение в выражении (1) много меньше единицы:

На практике ток прямой много меньше тока прямого теоретического

ВАХ перехода металл-полупроводник

Расчет транспортных процессов носителей заряда в структуре металл-полупроводник, исходящий из представления термоэлектронной эмиссии с поверхности полупроводника и собирания термоэлектронов поверхностью металла дает следующее выражение для ВАХ:

Где , где А – коэффициент, зависящий от свойств материала;

- контактная разность потенциалов; U – напряжение, приложенное к переходу металл-полупроводник

Вопрос 10

Объединенный слой имеет свою ширину L. При нарушении условия равновесия границы объединенного слоя не остаются постоянными.

Возрастание обратного напряжения уменьшает число основных носителей в области объемного заряда, в результате объединенный слой расширяется. Возрастание прямого напряжения вызывает рост инжекции в область объемного заряда, увеличивается число подвижных носителей, ширина объединенного слоя уменьшается.

Диффузионное введение при снижении высоты энергетического барьера носителей заряда через переход из областей, где они были основными в области, где они становятся неосновными, называется инжекцией носителей заряда.

Инжекция носителей изменяет распределение концентрации подвижных носителей в объединенном слое и вблизи его границ. Это измененное распределение концентрации носителей заряда принято считать неравновесной концентрацией, обозначая:

Pn – для дырок; Np – для электронов.

Процесс выведения подвижных носителей заряда из областей полупроводника, где они являются неосновными, под действием ускоряющего поля p-n перехода, созданного обратным напряжением, называется экстракцией.

Расчеты показывают, что ширина объединенного слоя может быть определена следующим соотношением:

Где - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала;

- электрическая постоянная; Nак – концентрация акцепторной примеси в переходе; Nдон – концентрация донорной примеси в переходе; «+» соответствует обратному включению; «-» соответствует прямому включению электронно-дырочного перехода