Токи в полупроводниках – направленное движение зарядов – электронов и дырок.

Различают:

 

– диффузионный ток – движение зарядов от большей концентрации к меньшей

– дрейфовый – движение зарядов под действием электрического поля.

Электрон движется навстречу силовым линиям электрического поля, дырка – по силовым линиям.

 

 

2.1.2 Электронно - дырочный переход (р - n переход).

2.1.2.1 Процессы в p- n переходе при отсутствии внешнего источника.

(изолированный p- n переход)

 

Электронно – дырочным или p – n переходом называют область на границе полупроводника с различным типом проводимости.

Его получают вплавлением или диффузией соответствующих примесей в монокристаллы полупроводника.

Рассмотрим процессы в изолированном p – n переходе при одинаковой концентрации дырок и элементов в p и n областях:

эпюра напряжений

а) вследствие наличия градиента концентрации носителей зарядов начинается встречное движение электронов и дырок. à диффузионный ток ОНЗ – jдиф. ОНЗ.

б) электроны и дырки, переходя в соседние области рекомбинируют – концентрация основных носителей в пограничных областях снижается, т.е. на границе полупроводника с различным телом проводимости образуется

Слой, бедный ОНЗ и близкий по проводимости к диэлектрику. б – изолирующий слой (запирающий).

в) по краям изолированного слоя в области n сосредотачиваются положительно заряженные ионы донорной примеси (неподвижные узлы кристаллической решётки – атомы, получившие положительную ионизацию, а в области p – отрицательно заряженные ионы акцепторной примеси(атомы присоединившие элементы)).

г) между противоположными зарядами возникает внутреннее электрическое поле Евнутр., силовые линии которого направлены из n к p.

д) Евнутр препятствует диффузионному движению ОНЗ. jдиф. снижается.

Е) Евнутр способствует движению через p – n переход

ННЗ à дрейфовый ток ННЗ ^; jдрейф ^ - направление ротивоположное jдиф

ж) Поскольку в изолированном полупроводнике плотность тока = 0 – наступает динамическое равновесие: jдиф.онз – jдрейф.онз = 0

з) в p-n переходе устанавливается контактная разность потенциалов (потенциальный барьер). Uконт, которая определяется концентрацией примесей в n и p областях, чем > Uконт, тем более широкую полосу по кидают ОНЗ на границе.

2.1.2.2 Прямое включение p – n перехода.

Противоположно Eвнутр

а)контурная разность потенциалов снижается: Uрез=Uконт –Uпр; и результ. поле в переходе снижается Ерез= Eвнутр – Eвнеш.

б)в результате ослабления результ. поля ОНЗ приближ. к р-п переходу, концентр. И градиент концентр.. растёт.

в)ширина изолированного слоя б уменьшается

г)возрастает Iдиф. и Iпрямой. Переход ОНЗ через потенциальный барьер в ту сторону, где он становится ННЗ называется инжекцией.

д)Iдрейф. по сравнению с Iдиф.ничтожно малое.

2.1.2.3 Обратное включение р-п перехода.

а)Пот. барьер и рез. поле увеличиваются:

Uрез=Uвн+Uвнутр; Ерез=Евн+Евнутр

б)ОНЗ отодвигается от р-п перехода а ННЗ приближается.

в) б увеличивается

г)диффузионный ток ОНЗ прекращается.

д)под действием Ерез. возникает дрейфовый ток ННЗ через р-п переход и обратный ток Iобр во внеш.цепи. Так как конц. ОНЗ в 10 раз выше ННЗ, то Iобр< < Inp.

2.1.2.4 Вольт – амперная характеристика р-п перехода.

Характеристика идеального р-п перехода:

I=I₀ (e^eU/kT - 1)

I₀- обратный ток р-п перехода

Е – основание натурального логарифма

U – напряжение, приложенное к р-п переходу

Е – заряд электрона

К – постоянная Больцмана

Т – абсолютная температура

Прямая ветвь: Inp= I₀e^40U для Т=300 К

Обратная ветвь: Iобр= -I_o.

При достижении Uобр определяем U, р-п переход пробивается. - 2 вида пробоя: 1)электронный; 2)тепловой

1. электронный пробой – лавинообразное увеличение обратного тока вследствие ударной ионизации атомов кристаллической решётки быстрыми носителями заряда и отрывом валентных элементов. – образуется пара электрон – дырка, процесс происходит лавинообразно. Обратим: Если не обеспечен теплоотвод, электронный пробой может перейти в тепловой (необратимый) - интенсивная термогенерация носителей заряда:

при t°≥ 100-150 с и t°≤ -60-70c р-п переход теряет свои свойства.

Т.о. ВАХ р-п перехода позволяет рассмотреть его, как нелинейный элемент, сопротивление которого резко изменяется в зависимости от направления и величины приложенного U. т.е.р-п переход обладает свойством односторонней проводимости.

2.1.3 Виды полупроводниковых диодов.

Выпрямительный диод.

Основные параметры:

Iпр.мах

Uобр.мах

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. III. КЛАССИЧЕСКАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ – ИСТОКИ
2. VI.3. Целенаправленное формирование ценностно-нормативных представлений учащихся.
3. А. Рабочее движение в конце XIX в. Морозовская стачка (1885 г.)
4. Беларусь накануне Октября 1917г.:социально-экономическая и политическая ситуация, белорусское национальное движение
5. Белорусское национальное движение в декабре 1917- марте 1918г. Провозглашение Белорусской Народной Республики
6. Биомеханика — наука, которая изучает механическое движение в животных организмах, его причины и проявления.
7. Взаимодействие точечных зарядов
8. Водостоки и водосточные трубы
9. Война народная: партизанское движение и экономика в годы Великой Отечественной войны
10. Глава 18. Продвижение товара. Связи с общественностью
11. Глава I. ЧТО ТАКОЕ ПЕДАГОГИКА? ИСТОКИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ «ПЕДАГОГИКИ» И ЭТАПЫ ЕЕ РАЗВИТИЯ
12. Годовое движение Земли. Смена времён года.