WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

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

ГоловнаТехнічні науки → Вплив генерацйно-рекомбінаційних процесів на ВАХ pn переходу - Реферат

Вплив генерацйно-рекомбінаційних процесів на ВАХ pn переходу - Реферат

Реферат на тему:

Вплив генерацйно-рекомбінаційних процесів на ВАХ pn переходу.

З (54) для зворотніх струмів електронів та дірок ми можемо написати:

Зміст правої частини рівняння (57) полягає в тому, що величина зворотнього струму пропорційна концентрації неосновних носіїв, які генеруються в примикаючих до області просторового переходу n та p базах діоду на віддалі дифузійних довжин від неї. Пердбачалось, що генерацією неосновних носіїв заряду у збідненій області довжиною d можна знехтувати. Ця умова справедлива для випадку, коли Lp>>d або Ln>>d, чи коли є високою концентрація pn0 np0, тобто ширина забороненої зони не дуже велика (наприклад, в Ge). Однак, для таких материалів як Si та GaAs, генераційно-рекомбінаційний струм в ОПЗ може бути рівним струмолві насичення діода, отриманому в дифузійній моделі.

Для зворотнього струму, що виникає за рахунок генераційно-рекомбінаційних процесів в області просторового заряду, можна записати:

де ni - концентрація носіїв заряду в ОПЗ (допускаеться, що її провідність є близькою до власної), τe - ефективний час життя електронно-діркових пар в ОПЗ, d(U) - ширина ОПЗ.

При увімкненні pn переходу в прямому напрямку рекомбінація носіїв також може мати суттєве значення в широкозонних напівпровідниках.

3.1.4. Бар'єна ємність pn переходу.

Подвійний просторовий шар pn переходу нагадує обкладки конденсатора з різнополярним зарядом на них (див. рис. 21, рис. 27). Збільшення зворотньої напруги буде викликати збільшення висоти бар'єру і, відповідно, збільшення заряду ОПЗ, який створює цей бар'єр, тобто pn перехід володіє ємністю, яку прийнято називать бар'єрною. Оскільки опір області просторового заряду великий, структура pn переходу с легованими і тому добре провідними прилеглими областями аналогічна структурі плоского конденсатора, в якому в якості діелектрика виступає ОПЗ, тому для ємності такої структури можна записати:

(57)

де ε0 - діелектрична постійна, ε - діелектрична проникність напівпровідникового матеріалу, d - ширина ОПЗ.

Для pнаходження d(U) та, відповідно C(U), розв'яжемо рівняння Пуасона, яке зв'язує розподіл потенціалу у взірці з розподілом заряду. Розгляд проведемо для взірця одиничної площі для випадку різкого переходу (див. рис. 21), тобто будемо вважати, що при x>0 густина заряду ρ(x) = qNd, при x<0 густина заряду ρ(x) = qNa.

Рис. 27. Схема розподілу заряду в області ОПЗ

(58)

За ширину ОПЗ будем вважати ширину області від -dp до dn, на межах якої напруженість електричного поля приймає нульове значення, потенціал лівої (p) області приймемо рівним нулю, тоді потенціал право] областs буде Uк - U, де U - зовнішня напруга, яка змещує перехід в прямому напрямку (U > 0). Таким чином, для граничних умов можемо записати:

(59)

Інтегруючи (58) при умові (59) в n області (x>0), отримаємо:

(60)

Інтегруючи (58) при умові (59) в p області (x<0), отримаємо:

(61)

В точці x = 0 розв'язок, який дає рівняння (60) та розв'язок, який дає рівняння (61), повинні співпадати, тому підставивши x = 0 в (60) та в (61) і прирівнявши іх, отримаємо:

(62)

З умови електронейтральності можна знайти:

(63)

Підставляючи відповідні значення для квадратів довжин областей ОПЗ з (63) в (62), отримаємо:

(64)

Підставивши отримане значення в (57), отримаємо формулу для ємності pn переходу:

(65)

Отримані залежності (64) та (65) показують, що зі збільшенням зворотньої напруги ширина d ОПЗ зростає, і, відповідно, ємність pn переходу зменшується, при прямому увімкненні переходу зі зростанням напруги ширина ОПЗ зменшується, а ємність зростає.

Відповідна залежність бар'єрної ємності від напруги, що розрахована за формулою (65) для S = 1мм2, Uк = 1В, Nd = 1018см-3, Na = 1016см-3 показана на рис. 28.

Рис. 28. Залежність бар'єрної ємності pn переходу від прикладеної напруги

Як видно з графіка, ємність pn переходу може змінюватись в значних межах, що дозволило використати цю властивість в керованих напругою напівпровідникових ємностях - варикапах. У варикапах використовується зворотнє увімкнення діода, оскільки при прямому увімкненні через бар'єр протікає значний струм, і добротність ємності виявляється малою.

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