Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Вольт-амперна характеристика ідеалізованого р-п-переходу



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!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.006 с)...