2) Диффузионные длины и времена жизни неравновесных носителей заряда.

В каждом п/п носители имеют некоторое среднее время жизни , так как генерируемые носители заряда могут рекомбинировать, встречаясь между собой и с различными дефектами решетки.  характеризует время жизни неосновных (и неравновесных) носителей заряда, появляющихся, например, при воздействии на образец светом (условие равновесия np=ni^2) характеризует равновесные носители заряда при данной температуре. Время жизни определяется по формуле =1/(Vt*N*S),где  Vt - тепловая скорость носителей заряда, S -сечение захвата, N -концентрация ловушек.

Значения n и p могут находиться в зависимости от типа полупроводника, носителей, температуры и других факторов в диапазоне от 10 -16 до 10 -2 с. Избыточные носители, диффундируя от места генерации за время жизни, преодолевают некоторое расстояние L до тех пор, пока их концентрация уменьшится в "е" раз. Это расстояние называется диффузионной длиной, которая определяется по формуле L = D*, где D - коэффициент диффузии.

3) Тепловой ток p-n перехода и диода.

Диод: В идеале считалось, что обратный ток обусловлен только движением неосновных носителей, которые в полупроводнике образуются главным образом за счёт тепловой генерации пар зарядов. Поэтому этот ток называют тепловым. Величина теплового тока диода определяется как: (1.1.2), где  и - коэффициенты диффузии дырок и электронов соответственно и определяются количеством носителей, проходящих через единичную площадку за 1 секундуи- равновесные концентрации неосновных носителей;S - площадь перехода; Ln и Lp - ширина областей, прилегающих к металлургической границе p-n-перехода со стороны n- и p-областей соответственно.

В случае малых размеров прилегающих слоев эмиттера и базы ( ) выражение для теплового тока примет вид: , (1.1.3), где Wp и Wn толщина прилегающих слоев эмиттера и базы соответственно. Значения коэффициентов диффузии можно определить из следующего соотношения: , (1.1.4), гдеискорости генерации дырок и электроно. Таким образом, тепловой ток в идеализированном переходе, ширина которого стремится к 0, обусловлен генерацией неосновных носителей в объёмах полупроводниковSLp и SLn , прилегающих к металлургической границе перехода. Из сравнения (1.1.2) и (1.1.3) ясно, что при Wp>>Ln неосновные носители могут не дойти до перехода и, следовательно, не будут участвовать в движении через запирающий слой.

Величина теплового тока также зависит и от площади перехода S - с увеличением площади растет . Не менее существенна зависимость теплового тока и от концентрации неосновных носителей. Если диод образован несимметричным p-n-переходом и степень легирования p-эммитера значительно выше степени легирования n-базы (Pp>>Nn ), то концентрация неосновных носителей в базе будет больше, чем в эмиттере, т.е. основную роль в образовании теплового тока будут играть неосновные носители базы - дырки. Выражение для теплового тока потому принимает следующий вид:  . (1.1.5)

Концентрация неосновных носителей определяется формулой: . (1.1.6)

В данном случае . Подставив (1.1.6) в (1.1.5) получим следующее выражение для теплового тока:, (1.1.7)

 из которого видно, что величина теплового тока пропорциональна квадрату собственной концентрации и сильно зависит от температуры.

Количество неосновных носителей заряда значительно изменяется при изменении температуры, возрастая с ее повышением, поэтому обратный тепловой ток p-n-перехода, образованный за счет неосновных носителей, характеризуется следующими температурными изменениями :  , где- значение теплового тока при комнатной температуре.

Билет 19.