Контактные явления. Электронно - дырочный переход (p - n переход)

Содержание

Слайд 2

p n -dp dn - + Eвн Вследствие рекомбинации возникают обедненные

p

n

-dp

dn

-

+

Eвн

Вследствие рекомбинации возникают обедненные слои в n- и p-областях. Возникает барьер,

препятствующий переходу электронов из n-области (основные носители) и не мешающий переходу электронов из p-области (неосновные носители). В равновесии выравниваются токи основных и неосновных носителей.

Аналогично для дырок. Возникает барьер, препятствующий переходу дырок из p-области (основные носители) и не мешающий переходу дырок из n-области (неосновные носители). В равновесии выравниваются токи основных и неосновных носителей.

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Найдем распределение потенциала и ширину p-n-перехода

Найдем распределение потенциала и ширину p-n-перехода

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Если к p-n переходу приложено положительное напряжение (плюс к p-области, минус

Если к p-n переходу приложено положительное напряжение (плюс к p-области, минус

к n-области), барьер понижается. При этом ширина p-n перехода уменьшается (носители поджимаются к p-n переходу). Зависимость ширины от высоты барьера – нелинейная => ВАХ – нелинейная
Если к p-n переходу приложено отрицательное напряжение (минус к p-области, плюс к n-области), барьер повышается. При этом ширина p-n перехода растет.
Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Структура p-n перехода сильно зависит от пространственного распределения легирующих примесей

Структура p-n перехода сильно зависит от пространственного распределения легирующих примесей

Слайд 13

Статическая ВАХ p-n перехода Прямое напряжения (плюс на p-область, минус на

Статическая ВАХ p-n перехода

Прямое напряжения (плюс на p-область, минус на n-область).
Понижается

барьер для электронов, переходящих из n-области в p-область. Возрастает поток электронов из n-p. Поток электронов из p в n меняется слабо.
Возникает нескомпенсированный поток электронов из n в p (из p-n течет электронный ток)
Аналогично, понижается барьер для дырок, переходящих из p-области в n-область. Возрастает поток дырок из p в n. Поток дырок из n в p меняется слабо.
Возникает нескомпенсированный поток дырок из p в n (из p в n течет дырочный ток)
Происходит явление инжекции неосновных носителей заряда.
Из n-области дополнительный электроны переходят в p-область. Там они становятся избыточными неравновесными носителями и рекомбинируют с дырками. Поскольку время рекомбинации – конечное, то избыточные электроны успевают проникать на некоторое расстояние в глубь p-области (за пределы границы контактного слоя).
Аналогично, происходит инжекция дырок в n-область
Слайд 14

Для простоты будем считать, что рекомбинация является слабой, так что ей можно пренебречь внутри контактного слоя.

Для простоты будем считать, что рекомбинация является слабой, так что ей

можно пренебречь внутри контактного слоя.
Слайд 15

В n-области много электронов. Поэтому даже небольшое электрическое поле вызывает существенный

В n-области много электронов. Поэтому даже небольшое электрическое поле вызывает существенный

дрейфовый ток. Поэтому дрейфовым током здесь можно пренебречь

- Практически весь ток - диффузионный

Слайд 16

n(x) x x+Δx

n(x)

x

x+Δx

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

P-n переход при переменном напряжении u(t) Для простоты рассмотрим p-n переход

P-n переход при переменном напряжении u(t)

Для простоты рассмотрим p-n переход с

сильно легированной p-областью pn>>nn/
Тогда ток будет определяться током диффузии дырок в n-область.
При изменении напряжения концентрация дырок на границе x=dп перехода в n-области устанавливается за время, необходимое дырке для того, чтобы пролететь p-n переход

Рассмотрим случай, когда частота изменения напряжения ω<1/tпр. Тогда граничная концентрация будет успевать отслеживать за изменением напряжения и ее мгновенное значение будет совпадать по форме с концентрацией в стационарном случае при напряжении u(t)

- Граничное условие при x=dn

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Случай слабого гармонического закона изменения напряжения

Случай слабого гармонического закона изменения напряжения