![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
Електронно-діркові переходи широко використовують як складові частини напівпровідникових приладів, а тому визначають вхідні або вихідні параметри таких компонентів електронних схем. Для їх оцінки важливою є характеристика залежності між напругою, яка діє на електродах приладу, і струмом - вольт-амперна характеристика (ВАХ). Для спрощення процедури виведення ВАХ аналізують ідеалізований р-п -перехід. Цей перехід являє собою спрощену модель реального р-n -переходу, в якій зроблено такі припущення:
- у запірному шарі немає генерації та рекомбінації носіїв заряду; носії проходять через збіднений шар миттєво, тобто струми носіїв одного знака на обох межах однакові;
- за межами запірного шару немає електричного поля, тут носії рухаються внаслідок дифузії; опір нейтральних областей порівняно з опором збідненого шару вважається нехтовно малим, що дозволяє не враховувати опори бази та елементів емітера;
- рівень інжекції малий, за якого немає явищ пробою в р-n -переході;
- межі р-n- переходу є плоскими, носії рухаються тільки в напрямі, перпендикулярному до цих меж, крайові ефекти не враховуються, зокрема, вважається, що тут немає струму витоку.
Рівняння ВАХ ідеалізованого переходу одержують на підставі рівнянь неперервності для напівпровідника з урахуванням зміни концентрації дірок та електронів під дією зовнішніх факторів, швидкості рекомбінації дірок та електронів. Аналітичні перетворення та детальний аналіз процесів, які дозволяють одержати ВАХ, розглядаються у відповідних розділах фізики твердого тіла.
Рівняння ВАХ ідеалізованого р-n -переходу має вигляд:
,
де Iо - струм екстракції або струм насичення; jT - температурний потенціал (при кімнатній температурі jT =0,026 В).
Таким чином, можна визначити струм через перехід I, якщо задано напругу U. Прологарифмувавши рівняння (2.20), вираз для ВАХ можна записати так:
. (7.21)
Рівняння ВАХ дозволяє одержати вираз для прямого IF і зворотного ІR струмів p-n -переходу. Якщо зміщення пряме, зовнішня напруга, як правило, UF >3jT. Тому одиницею в дужках можна знехтувати. Залежність між струмом і прямою напругою відображає експоненту:
. (7.22)
Якщо зміщення зворотне і мінус UR > ЗjT, експоненціальна складова стає значно меншою за одиницю і її можна не враховувати. Зворотний струм через перехід визначають значенням теплового струму:
.
Одержані вирази (7.20) - (7.23), незважаючи на зроблені припущення, досить повно характеризують залежність між струмом і напругою на p-n -переході. Це - найважливіша характеристика p-n переходу; її широко використовують, аналізуючи напівпровідникові прилади. Вольт-амперну характеристику для малих прямих напруг U £ 3jT, показано на рис. 7.8 (крива I, ліва шкала відліку).
При прямій напрузі прямий струм різко збільшується: струм на порядок збільшується за умови збільшення напруги на 2,3 jT (60 мВ при Т=300 К
15 1 3
10
5
-6 -4 -2
2 4 6 8
Рис. 7.8 - Вольт-амперні характеристики ідеалізованого p n -переходу
При зворотній напрузі, що перевищує за модулем (2...3) jT, зворотний струм ідеалізованого p-n -переходу не залежить від напруги і дорівнює I0. Робочі прямі струми p-n -переходів у напівпровідникових приладах на декілька порядків перевищують I0. Для прямих струмів близько (103...104) I0 на рис. 7.8 показано праву шкалу; ВАХ зображено кривою 2, для якої зворотний і початковий відрізки характеристики не виділяються.
Дата публикования: 2014-11-26; Прочитано: 1109 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!