- •Методические указания
- •«Исследование диодов»
- •Сызрань 2010
- •Сведения из теории проводимость полупроводников
- •2.1 Общие сведения о полупроводниках
- •2.2 Собственная проводимость полупроводников
- •2.3 Примесная проводимость полупроводников
- •2.4 Электронно-дырочный переход
- •2.4.1 Образование и равновесное состояние р-n перехода
- •2.4.2. Энергетическая диаграмма р-n перехода
- •2.4.3 Формулы для диффузионного и дрейфового токов
- •2.5 Электронно-дырочный переход при включении внешнего напряжения
- •2.5.1 Прямое включение р-n перехода
- •2.5.2. Обратное включение р-n перехода
- •2.6 Инжекция неосновных носителей
- •2.7. Вольт-амперная характеристика идеального р - n перехода
- •2.8 Отличие вольт-амперной характеристики
- •2.9 Виды пробоя р-n перехода
- •2.10 Емкость р-n перехода
- •2.11. Эквивалентная схема р-n перехода
- •Полупроводниковые диоды
- •3.1. Классификация полупроводниковых диодов
- •3.2 Устройство полупроводниковых диодов
- •3.3. Основные общие параметры диодов
- •3.4. Типы полупроводниковых диодов
- •3.4.1. Выпрямительные диоды
- •3.4.1.1 Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов
- •3.4.1.2 Влияние температуры и проникающей радиации на характеристики и параметры диодов
- •3.4.2. Универсальные (высокочастотные) диоды.
- •3.4.3. Сверхвысокочастотные диоды
- •3.4.4. Переключательные p-I-n диоды
- •3.4.5. Варикапы
- •3.4.6. Импульсные диоды
- •3.4.7. Туннельные и обращённые диоды
- •3.4.8. Стабилитроны и стабисторы
- •3.4.9. Фотодиоды
- •3.4.10. Излучательные диоды
- •Выполнение лабораторной работы на лабораторном стенде «тэц и оэ – нрм» Перечень используемых минимодулей
- •Порядок выполнения работы
- •Выполнение лабораторной работы на лабораторном стенде 17д – 01.
- •Порядок выполнения работы.
- •Содержание отчета.
- •Контрольные вопросы.
- •Литература.
2.6 Инжекция неосновных носителей
Процессы инжекции и экстракции зарядов через р-n переход играют важную роль в работе полупроводниковых приборов. При прямом включении р-n перехода из дырочной области в электронную будет происходить инжекция дырок, а из электронной в дырочную – электронов. Область полупроводникового прибора, из которой инжектируются носители, называется эмиттерной или эмиттером, а область, в которую инжектируются неосновные для этой области носители заряда, называется базовой областью или базой.
В полупроводниковых приборах обычно концентрация примеси, а следовательно, и основных носителей заряда в областях р и n весьма различна, поэтому инжекция из области с более высокой концентрацией основных носителей резко преобладает. Например, если рр >>nn, то инжекция дырок из области р в область n значительно преобладает над инжекцией электронов в обратном направлении, поэтому в данном случае эмиттером считается область р, а базой - область n.
Инжекция дырок из области р приводит к повышению их концентраций в области n. Но это не сопровождается нарушением электрической нейтральности области n, т.е. инжекция не приводит к появлению поля в области полупроводника. Инжектированные в область n дырки представляют собой положительный заряд, поле которого распространяется по полупроводнику и притягивает электроны, отрицательный заряд которых должен скомпенсировать заряд дырок. Этот процесс практически мгновенно доходит до контакта, где избыточный положительный заряд компенсируется электронами, входящими в кристалл из внешней цепи. Таким образом, сколько инжектируется дырок в n область через р-n переход, столько же приходит электронов из внешней цепи. Происходит полная компенсация избыточного положительного заряда.
Компенсация заряда дырок электронами не означает исчезновение этих зарядов. Дырка и компенсирующий её электрон могут длительное время находиться в полупроводнике не рекомбинируя. В результате инжекции дырок в области n возникает избыточная концентрация этих зарядов, которая вызывает диффузионное перемещение дырок вглубь области n, в направлении меньшей концентрации. Во время этого движения происходит рекомбинация дырок с электронами, вследствие чего концентрация дырок по мере удаления их от перехода постепенно убывает по экспотенциальному закону
т.е.
Р n(x)= p no + , (2.7)
Р n - концентрация дырок в области n на границе с р областью;
p no – концентрация дырок в области n в равновесном состоянии;
Lp – диффузионная длина дырок в области n.
На рис. 2.10 показано примерное распределение концетрации неосновных инжектированных носителей, соответствующее выражению (2.7). Расстояние Lр на котором избыточная концентрация инжектированных носителей уменьшается в е раз, называется диффузионной длиной.
Рис. 2.10
Убывание концентрации инжектированных носителей происходит не только в пространстве, но и во времени. Промежуток времени, в течении которого избыточная концентрация уменьшается в е раз, называется временем жизни носителей дырок. .
Диффузионная длина связана со временем жизни следующим соотношением
,
где Др – коэффициент диффузии дырок.