Лекции_6_переходы

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Концентрации неосновных носителей в нейтральной

области полупроводника зависят от координаты х. Закон их

распределения можно записать в следующем виде:

exp(−x / Lp )

exp( x / Ln )

где Lp- диффузионная длина дырок в n-области,

Ln- диффузионная длина электронов в p-области.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Уравнения показывают, что в неравновесном состоянии при удалении от р-n-перехода концентрации неосновных носителей зарядов вследствие рекомбинации убывают по экспоненциальному закону от значений pn1 и np1

до pn0 и np0.

При х=Lp и х=Ln концентрации неосновных носителей

уменьшаются в 2,7 раза. Таким образом, диффузионная длина - это расстояние, на котором концентрация неосновных носителей в неравновесном состоянии уменьшается в е раз.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Обратное включение р-n-перехода

При включении р-n-перехода в обратном

направлении внешнее обратное напряжение Uобр создает

электрическое поле, совпадающее по направлению с

диффузионным, что приводит к росту потенциального

барьера на величину Uобр и увеличению относительного смещения энергетических диаграмм на q(Uk+Uобр).

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Это сопровождается увеличением ширины запирающего слоя, которая может быть найдена из

соотношения подстановкой вместо Uk величины Uk+Uобр:

+Uобр)

Dn = μnkT / q

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Возрастание потенциального барьера уменьшает

диффузионные токи основных носителей (т. е. меньшее их

количество преодолеет возросший потенциальный барьер).

Для неосновных носителей поле в р-n-переходе остается

ускоряющим, и поэтому дрейфовый ток, как и при прямом

включении не изменится.

Уменьшение диффузионного тока приведет к

нарушению условия равновесия, устанавливаемого

выражением (iдр+iдиф=0). Через переход будет проходить

результирующий ток, определяемый в основном током

дрейфа неосновных носителей.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Концентрация неосновных носителей у границ

р-n-перехода вследствие уменьшения диффузионного перемещения основных носителей уменьшится до некоторых

значений np1 и pn1.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

По мере удаления от р-n-перехода концентрация неосновных носителей будет возрастать до равновесной. Значение концентрации неосновных носителей заряда на любом удалений от границ р-n-перехода можно рассчитать по следующим формулам, полученным при решении уравнения непрерывности для обратного включения р-n- перехода:

pn (x) = pn0 + pn0 (exp(−Uобр /ϕT ) −1) exp(−x / Lp ) np (x) = np0 + np0 (exp(−Uобр /ϕT ) −1) exp(−x / Ln )

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Вольт-амперная характеристика

р-n-перехода

Вольт-амперная характеристика представляет собой

график зависимости тока во внешней цепи р-n-перехода от значения и полярности напряжения, прикладываемого к

нему.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики