WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Електронно-дірковий (pn) перехід - Реферат

Електронно-дірковий (pn) перехід - Реферат

Реферат на тему:

Електронно-дірковий (pn) перехід

Принцип роботи PN переходу

При зміні висоти бар'єру (при зовнішньому зміщенні) змінюється співвідношення між потоками носіїв заряду, які йдуть проти поля PN переходу (дифузійна складова) та вздовж поля (дрейфова складова). Див. нижній рисунок.

На наступних нижніх рисунках (динамічних моделях) показано вплив висоти бар'єру (прикладеногї напруги) на проходження носіїв заряду.

На правому рисунку показано випадок, коли зміщення рівне нулю (рівень Фермі постійний вздовж всього взірця). При цьому висота бар'єра встановлюється такою, щоб кількість електронів, які переходять через бар'єр з "n" в "p" область, була рівна кількості електронів, що переходять з "p" області в "n". Останні виникають в "p" області за рахунок теплової генерації. Відповідно кількість дірок, які переходять через бар'єр з "p" в "n" область, рівна кількості дірок (що виникли за рахунок теплової генерації), які переходять з "n" області в "p" область.

Якщо до переходу прикладено зворотнє зміщення, то висота бар'єру збільшується і теплової енергії основних носіїв недостатньо для переходу через бар'єр (див. лівий рисунок). Тому, якщо зворотнє зміщення перевщує один вольт, то струм інжекції основних носіїв через бар'єр практично відсутній. Однак, для неосновних носіїв, що виникли в результаті теплової генерації, електричне поле бар'єру не перешкоджає вільному переходові в сусідню область (в якій вони будуть основными). Цей зворотній струм PN переходу часто называють тепловим, оскільки він сильно залежить від температури. Дійсно, при зростанні температури зростає концентрація неосновных носіїв заряду, які створюють цей струм.

При прикладенні до PN переходу прямого зміщення висота потенційного бар"єру зменшується і ймовірність подолання потенційного бар'єру основними носіями зростає, вони створюють инжекційний струм в сусідню область (в якій вони будуть неосновними). Цей інжекційний струм має експоненційну залежність від прикладеної напруги та при прямих зміщеннях він значно перевищує зворотній струм неосновних носіїв заряду (див. правий рисунок).

Вольтамперна характеристика діода (виведення ВАХ)

Основні припущення:

- різкий PN перехід;

- в напівпровідникових областях, які примикають до контакту, виконується усмова електронейтральності і напруженість електричного поля приблизно рівна нулю, тому можна знехтувати дрейфовим струмом;

- усі параметри постійні по периметру перерізу (одномірний випадок) і не залежать від концентрації носіїв заряду;

- товщина P та N областей набагато більша за дифузійну довжину інжектованих носіїв заряду (напівнезкінченне наближення);

Початкове рівняння:

Розглянемо P-область (p>>n), стаціонарний випадок (dp/dt=0), оскільки допускається, що E=0 третім членом в початковому рівнянні нехтуємо. Тоді початкове рівняння та граничні умови приймуть вид:

Звідки отримаємо:

Знаючи розподіл носіїв заряду, можна обчислити струм, який за межами області просторового заряду (ОПЗ) буде переважно дифузійним:

Виконавши аналогічні обчислення для N області, розрахуємо дірковий струм, просумувавши обидва струми, при x=0 отримаємо вираз для ВАХ діода:

На нижньому рисунку в логарифмічному масштабі показана ВАХ діода. Криві 1 та 2 відповідають випадкові, коли генераційно-рекомбінаційними струмами можна знехтувати. Криві 3 та 4 відповідають випадкові, коли переважають генераційно-рекомбінаційні струми.

На наступних рисунках, в якості прикладу, наведені ВАХ діодів, що виконані з різних напівпровідникових матеріалів. Лівий рисунок відповідає прямому зміщенню (лінійний масштаб), правий - зворотньомі змещенню (логарифмічний масштаб).

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве