Дополнительное задание к лабораторной работе №7-2

При приложении к p-n-переходу прямого напряжения часть основных носителей заряда преодолевает понизившийся потенциальный барьер. Преодолевшие потенциальный барьер носители заряда оказываются в соседней области неосновными. Таким образом, черезp-n-переход происходитинжекциянеосновных носителей заряда в область, примыкающую кp-n-переходу. Когда кp-n-переходу приложено обратное напряжение, неосновные носители заряда втягиваются электрическим полем вp-n-переход и проходят через него в соседнюю область – происходит так называемаяэкстракция. Процессы инжекции и экстракции описаны в п. 1, 2 данной работы. Если протекание тока черезp-n-переход обусловлено только процессами инжекции и экстракции носителей, вольт-амперная характеристика может быть описана формулой:

, (1)

где - элементарный заряд (заряд электрона),I_s- ток насыщения,- постоянная Больцмана,T - температура,U- напряжение, приложенное кp-n-переходу (считаемU> 0 при прямом включении иU< 0 – при обратном).

При прямом включении p-n-перехода обычно(0,025 эВ) и единицей в формуле (1) можно пренебречь, тогда

¹⁾(2)

При обратном включении <<1 и можно пренебречь экспонентой, тогда

(3)

Кроме составляющей тока, описываемой формулами (1, 2, 3) могут присутствовать и другие составляющие тока, из которых наиболее существенной является генерационно-рекомбинационная составляющая.

При обратном напряжении на p-n-переходе образующиеся из-за тепловой генерации носители заряда разного знака «растаскиваются» электрическим полем переход в разные стороны и не рекомбинируют (в области шириной). Обратный ток, вызванный генерацией носителей вp-n-переходе, называютгенерационнымтоком.

При прямом напряжении носители разных знаков подходят к p-n-переходу. Если прямое напряжение мало, то высота потенциального барьера ещё велика и основная часть носителей не может преодолеть потенциальный барьер, но вблизи середины перехода может происходить их рекомбинация. Составляющую прямого тока, связанную с процессом рекомбинации вp-n-переходе, называютрекомбинационным током.

Рекомбинационный ток зависит от напряжения тоже экспоненциально, но показатель экспоненты в 2 раза меньше, чем в случае инжекционного тока:

(4)

На рис.5 показаны описанные выше составляющие тока.

Рис.5. Зависимость от напряжения составляющих тока:

вызванных только процессами инжекции и экстракции (1)

и только процессами генерации и рекомбинации (2)

носителей заряда.

Дополнительное задание к данной работе:

ОПРЕДЕЛИТЬ ПРЕОБЛАДАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА в изучаемом Вами диоде.

По виду обратной ветви, построенной вольт-амперной характеристике, определить преобладающий механизм протекания обратного тока. (Генерационный ток не имеет участка насыщения.)

Чтобы определить механизм протекания прямого тока, необходимо построить зависимость от. Угловой коэффициент получившейся прямой линии равен ½ для рекомбинационного тока и 1 для инжекционного. При расчёте, возможно, следует учесть сопротивления электроизмерительных приборов.

Сделать выводы.