Первая часть - элементы промышленной электроники

Тема 2: физика полупроводниковых приборов

понятия, электронно-дырочный переход; потенциальный барьер

Понятия:

Полупроводник (ПП) -вещество, занимающее по электропроводности промежуточное положение между металлами и диэлектриками ( удельное сопротивление металлов -10^-8 , ПП -10^-510², диэлектриков - 10⁸Омм).

В качестве ПП чаще всего используют кремний и германий.

Донор-примесь к ПП, насыщающая его дополнительнымиэлектронами.

В качестве доноров используют мышьяк и сурьму.

ПП с примесью-донором называется ПП n - типа.

Акцептор - примесь к ПП, насыщающая его дополнительными положительными зарядами - «дырками».

ПП с примесью - акцептором называется ПП p - типа.

Ток дрейфа - перемещение зарядов (электронов или дырок) под действиемэлектрического поля.

Ток диффузии- перемещение зарядов под действиемразности концентраций.

Электронно-дырочный переход -граница междур и n- слоями в ПП элементе.

Основные носители –длярслоя - дырки, дляnслоя – электроны.

Неосновные носители –длярслоя -электроны, дляnслоя – дырки.

ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНОМ ПЕРЕХОДЕ

1 . При отсутствии внешнего электрического поля

- в результате диффузии электроны перешли через границу и сконцентрировались вблизи нее вр- области;

-в результате диффузии дырки перешли через границу и сконцентрировались вблизи нее в n- области ;

-концентрации дырок и электронов создали потенциальный барьер.

Математическая модель:

Вольт-амперная характеристика I=I₀[exp(U/)-1],

Где I– ток через переход, А,

I₀– обратный токp-nперехода, образованный неосновными носителями, А.

Еще название – тепловой ток.

U– напряжение, приложенное кp-nпереходу, В.

 - контактная разность потенциалов, 0,025 В.

2. При внешнем электрическом поле U прямого направления (р +, n -)

Внешнее полеразрушает потенциальный барьер.

если поле меньше потенциального барьера или равно ему, ток через электронно-дырочный переход не идет;

если поле больше потенциального барьера, через переход идет ток, пропорциональный разнице поля и барьера

При U0,1 В , i≈ (U-)/R.

3. При внешнем электрическом полеобратного направления (n+, p-)внешнее поле увеличивает потенциальный барьер на величину поля.

Существует максимально возможное значениепотенциального барьера. Оно имеет место, когда слои насытились зарядами (слойр отрицательными, слойnположительными). Тогда:

если внешнее поле меньше или равно барьеру, ток через него не идет,

если внешнее поле больше барьера, происходит электрический пробой:через переход течет ток, обусловленный разностью поля и барьера и сопротивлением внешней цепиI=I₀.

4. Из п.2 и п.3 следует, что характеристики электронно - дырочного перехода

в первом приближении вовтором приближении

При изучении этой темы следует обратиться к учебнику Промислова електроніка:Підручник/ В.С.Руденко, В.Я.Ромашко, В.В.Трифонюк. – К.: Либідь, 1993. –432 с. Тема изложена на стр. 412.