WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

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

ГоловнаТехнічні науки → Дифузійна ємність pn переходу - Реферат

Дифузійна ємність pn переходу - Реферат

Реферат на тему:

Дифузійна ємність pn переходу.

При прямому увімкненні pn переходу носії дифундують через бар'єр та накопичуються в сусідній області. Кількість інжектованого в сусідню область заряду залежить від величини приклладеної до pn переходу напруги, тобто зміна інжектованого заряду при зміні приклладеної напруги може характеризуватись ємністю, яку прийнято називати дифузійною.

Cдиф = dQ/dU, (66)

де Q - інжектований заряд.

На рис. 29 показано розподіл дірок, інжектованих при двох різних напругах, що підтверджує наявність дифузійної ємності, яка для наведеного прикладу може бути розрахована як Cдиф = ΔQp/ΔU, де ΔU = U2 - U1.

Рис. 29. Розподіл заряду дірок, інжектованихо в n- область при двох різних напругах на pn - переході

Розрахуємо заряд дірок, інжектованих в n-область, скориставшись формулою для розподілу носіїв заряду в n-області (51), та враховуючи, що гранична концентрація інжектованих носіїв Δpn(0) = pn0[exp(U/UT) - 1]:

(67)

Звідси, використовуючи формулу для Jsp (54), знаходимо:

(68)

Оскільки дифузійна ємність виникає при прямому зміщенні та при цьому, зазвичай, добре виконується умова U>UT, то з хорошою степінню точності можна вважати, щоо виконується умова:

(69)

Тоді, враховуючи, що для інжектованих в p область електронів можна записати аналогічне співвідношення, отримаємо:

(70)

Якщо виконувалась умова τp = τn = τ, то:

Cдиф = J τ/UT. (71)

Таким чином, як видно з (70) та (71), дифузійна ємність залежить від величини прямого струму через pn перехід та часу життя носіїв заряду, який визначає глибину проникнення носіїв заряду в сусідню область. Дійсно, чим є більшим час життя інжектованих носіїв заряду, тим на більшу глибину вони проникають і тим більшою є величина інжектованого заряду (див. рис. 29).

То, що в формулу для дифузійної ємності входить час життя інжектованих носіїв, свідчить про те, що дифузійна ємність має частотну залежність. Дійсно, на частотах, для яких період менший за час життя, носії не будуть успівати проникати вглиб матеріалу, і, відповідно, дифузійна ємність буде падати. На рис. 30 наведено графік, що характеризує частотну залежність ємності pn переходу, увімкненого в прямому напрямку. Як видно з графіка, частотна залежність ємності переходу визначається частотною залежністю двох складових: дифузійної та бар'єрної. Частотная залежність бар'єрної ємності проявляеться на частотах, які значно вищі в порівнянні з аналогичною залежністю для дифузійної ємності. То, яка з емностей більше залежить від технологічних параметрів діода (значень часу життя) та величини прямого струму.

Рис. 30. Залежність ємності увімкненого в прямому напрямку pn перехода від частоти: 1 - загальна ємність, 2 - дифузійна емність, 3 - бар'єрна ємність

Зменшення з частотою глибини проникнення носіїв заряду формально можна описати, увівши частотно-залежну дифузійну довжину:

Lp(ω)=Lp2/(1+i ωτp) (73)

де Lp - розглянуте раніше низькочастоте значення дифузійної довжини.

Відповідно для модуля L(ω) можна записати: (74)

Формули (73), (74) дозволяють отримати частотно-залежні розв'язки для залежності струму, що протікає через pn перехід від частоти, виконавши у розв"язку, отриманому на основі розв'язку рівнянь неперервності (53), (54), заміну величин Lp, Ln на величини Lp(ω), Ln(ω)з (73).

3.1.5. Перехідні процеси.

При роботі діода в імпульсному режимі перехідні процеси в ньому визначаються його ємнісними характеристиками. Для малого сигналу значення ємностей можна вважати величинами постійними. При великих сигналах мають місце нелінійні процеси, що може викликати специфічну реакцію приладу.

Розглянемо вплив процесу накопичення та розсмоктування внжектованого заряду (дифузійної ємності) на перехідні характеристики струму через перехід. На рис. 31 показано електричну схему, яка може бути використана для вивчення перехідних характеристик діода, які зумовлені властивостями pn переходу. Для задання напруги довільної форми на діоді служить імпульсний генератор. Реєстрація сигналів проводиться двохканальним осцилографом. Напруга на діоді реєсрується диференційним входом U. Струм реєструється за падінням напруги на малому опорі R, напруга з якого подається на асиметричний вхід осцилографа I. Значення опору R набагато менше за опір товщини бази діода та не проявляє суттєвого впливу на перехідні процеси.

Рис. 31. Схема для дослідження перехідних характеристик діода з pn переходом

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