Электронно-дырочный переход. Идеальный p-n переход

Содержание

Слайд 2

Идеальным, или идеализированным p-n переходом называется такой p-n переход, который представляет

Идеальным, или идеализированным p-n переходом называется такой p-n переход, который представляет

собой упрощенную модель реального p-n перехода, для которой приняты следующие допущения:
Все подводимое напряжение приложено и падает непосредственно на p-n переходе.
Ширина p-n перехода пренебрежимо мала.
Границы p-n перехода являются плоскими, носители заряда движутся только в направлении, перпендикулярном этим границам, краевые эффекты не учитываются.

Идеальный p-n переход

Слайд 3

Толщины нейтральных областей много больше диффузионной длины неосновных носителей заряда в

Толщины нейтральных областей много больше диффузионной длины неосновных носителей заряда в

этих областях.
Уровень инжекции мал, т.е. при любом значении тока через переход концентрация основных носителей заряда много больше концентрации неосновных носителей заряда.
Изменение концентрации неосновных носителей заряда в областях за границами перехода при небольшом прямом напряжении не нарушает электрической нейтральности этих областей.

Идеальный p-n переход

Слайд 4

Физические процессы при прямом напряжении на p-n переходе Схема движения основных носителей заряда Идеальный p-n переход

Физические процессы при прямом напряжении на p-n переходе
Схема движения основных

носителей заряда

Идеальный p-n переход

Слайд 5

Стационарные распределения избыточной концентрации неосновных носителей заряда определяются из уравнения диффузии:

Стационарные распределения избыточной концентрации неосновных носителей заряда определяются из уравнения диффузии:
Это

дифференциальное уравнение описывает диффузионное движение электронов в дырочном полупроводнике с учетом рекомбинации.
Решение уравнения диффузии для p-области имеет вид:
для n-области:

Идеальный p-n переход

Слайд 6

Распределения избыточных концентраций носителей заряда Идеальный p-n переход


Распределения избыточных концентраций носителей заряда

Идеальный p-n переход

Слайд 7

Плотность тока диффузии на границе p-n перехода: Ток через p-n переход

Плотность тока диффузии на границе p-n перехода:
Ток через p-n переход опишется

вольтамперной характеристикой идеального перехода:
***
***
Коэффициент инжекции характеризует относительную роль главной составляющей тока в переходе:

Идеальный p-n переход

Слайд 8

Идеальный p-n переход Теоретическая ВАХ p-n перехода

Идеальный p-n переход

Теоретическая ВАХ p-n перехода

Слайд 9

Параметры прямой ветви ВАХ – дифференциальное сопротивление перехода: сопротивление постоянному току


Параметры прямой ветви ВАХ – дифференциальное сопротивление перехода:
сопротивление постоянному току
Для обратной

ветви ВАХ :

Идеальный p-n переход

Слайд 10

Определение сопротивлений перехода Идеальный p-n переход


Определение сопротивлений перехода

Идеальный p-n переход

Слайд 11

Вольт-фарадная характеристика p-n перехода Идеальный электронно-дырочный переход можно рассматривать как плоский

Вольт-фарадная характеристика p-n перехода

Идеальный электронно-дырочный переход можно рассматривать как плоский конденсатор,

емкость которого определяется соотношением:
Сбар = εS/l

Идеальный p-n переход

Слайд 12

Вольт-фарадная характеристика p-n перехода Идеальный p-n переход


Вольт-фарадная характеристика p-n перехода

Идеальный p-n переход

Слайд 13

Для диффузионной емкости: Идеальный p-n переход

Для диффузионной емкости:

Идеальный p-n переход

Слайд 14

Зависимость барьерной и диффузионной емкостей p-n перехода от напряжения Идеальный p-n переход

Зависимость барьерной и диффузионной емкостей p-n перехода от напряжения

Идеальный p-n переход

Слайд 15

Выводы Ток насыщения с ↑T растет экспоненциально, так как экспоненциально возрастает

Выводы

Ток насыщения с ↑T растет экспоненциально, так как экспоненциально возрастает концентрация

неосновных носителей заряда (приближенно: ток насыщения увеличивается в 2 раза на каждые 10 °С).
Прямая ветвь ВАХ p-n перехода с ↑T смещается влево: возрастает тепловая энергия основных носителей заряда, снижается высота потенциального барьера, следовательно растет число носителей заряда, энергия которых больше высоты потенциального барьера p-n перехода.
С ростом степени легирования происходит уменьшение тока I0.

Идеальный p-n переход