WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

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

ГоловнаТехнічні науки → Граничні умови для концентрацій носіїв заряду. - Реферат

Граничні умови для концентрацій носіїв заряду. - Реферат

Реферат на тему:

Граничні умови для концентрацій носіїв заряду.

Використовуючи формулу (41) для граничних концентрацій неосновних носіїв зарядУ, можнА написатИ:

(43)

Ця формула підтверджує той факт, що висота потенційного бар'єру в pn переході визначає ймовірність переходу через нього носіїв заряду і, відповідно, їх граничну концентрацію. Якщо до pn переходу прикласти зовнешню напругу, або, як часто говорять, зміщення (оскільки зовнішня напруга викликає зміщення енергетичних рівнів сусідніх зон одна відносно одної), то ця напруга виявляється прикладеною, в основному, до області просторового заряду переходу, оскільки її опір, як правило, на декілька порядків вищий опору легованих областей. Тому при прикладенні зовнішньої напруги, якщо створюване нею в області pn переходу електричне поле співпадає за напрямком з внутрішнім електричним полем, висота бар'єру збільшується на величину напруги батареї: Uк + Uб. Таке увімкнення прийнято називати зворотнім. При зворотньому увімкненні зовнішнє поле перешколжає переходові основних носіїв через бар'єр.

Для випадку, коли висота бар'єру в pn переході визначається сумою контактної різниці потенціалів та напруги зовнішньої батареї, формула (43) прийме вид:

(44)

Як видно з (44), прикладена до переходу зворотня напруга викликає зменшення концентрації неосновних носіїв заряду на межі бар'єру, оскільки для основних носіїв зменшилась ймовірність подолання бар'єру за рахунок теплової енергії. При цьому зі збільшенням зворотнього зміщення кількість основних носіїв заряду, які спроможні перейти через бар'єр, наближується до нуля, тобто порушується рівновага струмів через бар'єр: через перехід можуть переходити тільки неосновні носії, для яких бар'єр відсутній.

На рис. 24 показана енергетична діаграма pn переходу, який увімкнений у зворотному напрямку. Як видно із цієї діаграми, при зворотньому увімкненні електроні рівні сусідніх областей отримують додаткове зміщеня один відносно одного на величину потенційної енергії qUб, яка відповідає напрузі зовнішньої батареї. При цьому рівні Фермі в сусідніх зонах розходяться на величину qUб в напрямку, який відповідає збільшенню висоти бар'єру. Тепер для усієї системи єдиного рівня Фермі не існує, це відображає той факт, що рівновага між її частинами порушена, і кількості носіїв зарядів, які переходять через бар'єр в протилежних напрямках, не будуть рівними.

Рис. 24. Енергетична діаграма pn переходу, до якого приклладена зворотня(така, що збільшує висоту бар'єру) напруга батареі Uб.

Розглянемо випадок, коли полярність зовнішньої батареі зміниться на протилежну (рис. 25). При цьому створюване зовнішньою батареєю електричне поле зменшує електричне поле, яке створене контактною різницею потенціалів і висота бар'єру зменшиться на величину напруги батареї: Uк - Uб. Відповідна формула для граничної концентрації неосновних носіїв заряду прийме вид:

(45)

Формула (45) показує, що, оскільки при прямому увімкненні висота бар'єру зменшується, то для основних носіїв ймовірність переходу через бар'єр зростає (відповідно зростає і струм).

Формули (44) та (45) записують граничні умови для pn переходу з зовнішнім зміщенням. Їх можна об'єднатиь, записавши:

(46)

де напруга зовнішнього джерела Uб>0 для прямого увімкнення та Uб<0 для зворотнього увімкнення, UT = kT/q.

Рис. 25. Енергетична діаграма pn переходу, до якого приклладено пряма(така, що зменшує висоту бар'єру) напруга батареї Uб.

Як видно з (46) та рис. 25, пряме зміщення в межі веде до зникнення потенційного бар'єру, тому в межі воно не може бути большим за величину контактної різниці потенціалів Uк. Дійсно, в розглянутій моделі ідеального pn переходу опір примикаючих до переходу легованих областей приймався рівним нулю і струм через перехід визначався тільки властивостями бар'єру, тому коли бар'єр зникає (його опір наближується до нуля), то струм через перехід повинен наближуватись до незкінченності. Для реальних діодів він буде обмежуватись опором легованих областей.

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