Дифференциальное сопротивление p-n перехода

 

Анализ ВАХ p-n перехода позволяет рассматривать его как нелинейный эле­мент, сопротивление которого меняется в зависимости от величины и полярно­сти приложенного напряжения.

Дифференциальное сопротивление

 

r_дифф = dU/dI (5.20)

 

Дифференциальное сопротивление используется для анализа работы п/п прибора при малом переменном сигнале u(t) и постоянном смещении U₌

 

U(t) = U₌ + u(t)

u_~(t) = U_~ sinwt

 

причем U_~ < < U₌ (5.21)

Рис. 5.5 Дифференциальное сопротивление p-n перехода

 

При увеличении U_прсопротивление p-n перехода уменьшается.

С изменением полярности и величины U_обр, сопротивление p-n перехода резко увеличивает­ся.

Т.о., прямая (линейная) зависимость между напряжением и током (закон Ома) для p-n-перехода не соблюдается.

 

Нелинейные свойства p-n перехода ле­жат в основе полупроводниковых приборов, использующихся для выпрямления переменного тока, ограничения амплитуд и т.д.

 

Контакт (переход) полупроводник- полупроводник

Если слои полупроводника одного типа проводимости, но с разной концентрацией примесей, то получается электронно -электронный ( n⁺-n ) и дырочно-дырочный ( p⁺-p ) переходы. (“+” обозначает повышенную концентрацию).

Рис. 5.6Переход полупроводник- полупроводник

Контакт металл - полупроводник

 

Контакты между п/п и металлом широко используются в п/п технике. Это формирование внешних выводов и создание быстродействующих диодов.

Контакт металл-полупроводник получается вакуумным напылением пленки металла на очищенную поверхность полупроводника.

Различают выпрямляющие и омические переходы на контакте металла с полупроводником.

 

Выпрямляющий контакт (переход) - контакт с нелинейной ВАХ, когда прямое сопротивление перехода металл - полупроводник меньше обратного.

Омический контакт (переход) – невыпрямляющий контакт, сопротивление в прямом и обратном направлении подчиняется закону Ома

 

Тип контакта металл - полу­проводник определяется:

- работой выхода электронов из металла ( А_м ) и полупроводника ( А_{n, p} );

- знаком и плотностью поверх­ностного заряда на границе раздела;

- типом про­водимости полупроводника;

- концентрацией примесей в нем.

Переход металл-полупроводник. Переход Шоттки (Шотки)

Возникает при соединении металла с полупроводником p или n типа с разными степенями обогащения примесью и с разной работой выхода электронов A (полупроводник).

В зависимости от соотношении работ выхода А и типа п/п различают образование в п/п обедненного слоя носителями заряда и обогащенного.

 

Если (металл) А_м < А_n, то приконтактный слой полупроводника обогащается за счет металла, возникает переход “М- n⁺-n ” - т.е. переход возник внутри полупроводника.

 

 

Рис. 5.7Переход металл- n полупроводник, А_м < А_n,

 

 

Если А_м < А_р , то приконтактный слой полупроводника обедняется, получается переход “М-р-р⁺”

Рис. 5.8Переход металл- p полупроводник, А_м < А_р,

Выпрямляющим свойством обладает обедненный слой. Такой переход получил название “ переход Шоттки ”.

Выпрямляющий контакт, физика

Пример “n-М”

Если работа выхода электронов из n -полупроводника меньше, чем из металла, (металл) А_м > А_n, то при образовании контакта часть электронов переходит из полупроводника в металл; в полупроводнике появляется обедненный слой (структура “ М- n-n+ ”), содержащий положительный заряд ионов доноров, ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ БАРЬЕР….

 

В обе­дненном слое возникает электрическое поле, препятствую­щее диффузии электронов к контакту (т.е. наблюдаются процессы аналогичные, как в рассмотренном ранее p-n переходе).

 

Величина потенциального барьера (прямое падение напряжения) - 0, 2-0, 4 вольт.

Возникающий потенциальный барьер называется “барьером Шоттки”.

 

 

Рис. 5.9Образование потенциального барьера, переход М-n

 

Рассматриваемый переход обладает выпрямительным свойством.

 

Для п/п р – типа, чтобы переход обладал выпрямительным свойством, работа выхода электронов из металла должна быть меньше работы выходап/п. А_р> А_м см. р ис. 5.8

 

Барьер Шоттки (открыл нем. физик Вальтер Шоттки — Walter Schottky )

 

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться: