2 курс 1 часть / электроника / лекции / Электроника УрТИСИ +

Нарушенное условие равновесного состояния р-n-структуры должно быть восстановлено за счет источника внешнего напряжения. Ушедшие из р-слоя дырки восполняются положительными зарядами источника U,

ушедшие электроны – электронами источника U.

В результате появляется ток во внешних выводах р-n-структуры.

				U
			+					-
	Iпр		-				E0 +
			p-				+
			-				+
							+
							+

81

Этот ток далее будем называть

прямым током IПР.

Внешнее напряжение при таком включении

– прямым напряжением Uпр.

Считается, что р-n-структура включена согласно.

Высота потенциального барьера φ0 составляет доли вольта (на основе кремния φ0 = 0,7 В).

Поэтому достаточно приложить напряжение Uпр доли вольта, чтобы p-n-переход начал открываться т.е. потек прямой ток.

82

Уменьшение результирующего поля в p-n-переходе приводит к уменьшению объѐмного заряда и уменьшению длины запирающего слоя

l0.

р+ -	E0	+ n -

+U	ПР	-UПР

l0

83

Процесс внедрения носителей заряда в какуюлибо область полупроводника, для которой они являются неосновными, называется

инжекцией.

Он характеризуется коэффициентом инжекции

I p /(I p I n )

где Ip и In – токи инжекции дырок и электронов соответственно.

В большинстве случаев Ip >> In и

γ ≈ 1.

84

2.3 Включение p-n-перехода в обратном

			направлении
Включим внешнее напряжение U					(+) к
n-области. При этом высота потенциального
барьера повышается на величину
-	U +		напряжения U
-	E 0	+		0	U
p +		n-	что приведѐт к уменьшению
			диффузионной составляющей
+		−
			тока через p-n-переход
		Iобр
		U	I рез Iдиф Iдр Iдр
		φ0

85

Поле p-n-перехода втягивает все подошедшие к нему неосновные носители независимо от высоты потенциального барьера.

Через переход потечѐт ток неосновных носителей.

Ток дырок из n-области в p-слой и электронов из p-слоя в n-слой.

- Uобр

+

- E 0 +

p + - + n- Iобр

86

Ток неосновных носителей через p-n-переход называется обратным.

Внешнее напряжение при таком подключении далее будем называть обратным

и обозначать Uобр. Используется также термин

«обратное смещение p-n-перехода». Обратный ток называют ещѐ тепловым

током IT, т.к. его величина очень сильно зависит от температуры p-n-перехода.

87

В связи с тем, что прямой ток много больше обратного тока

Iпр >> Iобр можно говорить об однонаправленной проводимости

p-n-перехода.

88

При обратном включении суммарная напряжѐнность электрического поля в p-n-переходе возрастает.

-	E0	+
р+		n-
-UОБР		+UОБР

l0

Поэтому возрастает заряд электрического слоя, а также ширина перехода l0.

Причѐм возрастает в основном за счѐт высокоомного n-слоя.

89

Процесс втягивания неосновных носителей заряда при обратном включении называется

экстракцией.

Далее символом р+- будем обозначать обогащенный полупроводник, в котором концентрация дырок много больше, чем в полупроводнике р.

По аналогии n−.

− + − +

U Е0

(Е0 +U)

90