(495)510-98-15
Меню
Главная »  Классификация электронных систем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184

преимущественно дырочной (р), а другой - электронной (п) прово-димостями (рис. 1.15, а).

В германиевых и кремниевых вентилях это достигается введением в один из слоев монокристалла акцепторной примеси, а в другой слой - донорной примеси. Уже при комнатной температуре большинство примесных атомов ионизируется, т. е. донорные атомы отдают свои электроны, которые делаются свободными, а акцепторные примеси присоединяют к себе электроны, создавая при этом дырки. Кроме основных носителей, в каждом из слоев возникают и неосновные носители, связанные с переходом электронов основного кристалла из валентной зоны в зону свободных уровней. Концентрация таких электронов значительно меньше концентрации

р-п-переход


Рис. 1,15. Полупроводниковый диод:

а - двухслойная структура диода; б - концентрация носителей в слоях; в - формирование р-тг-перехода; г - потенциальный барьер в р-/г-переходе

электронов, отданных или принятых примесными атомами, поскольку Дф значительно меньше <р3, входящего в формулу (1.13).

Один из возможных вариантов распределения основных и неосновных носителей (дырок и электронов) в смежных слоях полупроводникового диода иллюстрирует диаграмма, приведенная на рис. 1.15, б. Концентрация основных-носителей в слоях pun обозначена через рр и , а пр и рп - концентрации неосновных носителей в тех же слоях. В германиевых и кремниевых диодах создается такая высокая концентрация основных носителей, что концентрация неосновных носителей в соответствии с выражением (1.13) сравнительно мала. На металлургической границе раздела слоев АВ возникает в этом случае большая разность концентраций зарядов одного и того же знака. В одном слое они являются основными, а в другом - неосновными носителями. Под действием разности концентраций в граничных с плоскостью АВ слоях развивается диффузионное движение носителей, проходящих во встречном напра-



влении через границу раздела. Электроны из граничного слоя в n-кристалле уходят в граничный слой /з-кристалла, где они рекомби-нируют с дырками. Это приводит к появлению в слое р нескомпен-сированного отрицательного объемного заряда, создаваемого ионами акцепторной примеси. Электроны же, ушедшие из слоя п, оставляют здесь положительный объемный заряд, создаваемый положительными ионами донорных атомов примеси. Объемные заряды противоположных знаков, возникающие в граничных слоях, вместе с создаваемым ими электрическим полем образуют так называемый /7- -переход с его границами 1 и 2 (рис. 1.15, в). Формирование его происходит в процессе введения в монокристалл примесных атомов (акцепторных или донорных) в зависимости от проводимости исходного монокристалла.

Электрическое поле в р-/г-переходе характеризуется кривой распределения потенциалов (рис. 1.15, г). Наибольшая ордината у кривой потенциалов определяет собой потенциальный барьер в р-/г-переходе. Высота барьера зависит от соотношения концентрации носителей одного и того же знака по обе стороны от перехода [4]:

g= = ( (1.14)

где фт = ---так называемый тепловой потенциал; как и электрический, вычисляется в вольтах.

Кривая потенциалов на рис. 1.15, г построена по отношению к нулевому потенциалу, который условно приписан слою п.

Учитывая, что при комнатной температуре концентрации основных носителей (дырок и электронов) в примесных полупроводниках примерно равны концентрациям Na акцепторных и Nd донорных примесей, из соотношения (1.14) находим, что высота потенциального барьера м

Vo = <pTlng = <pTlng. (1.14а)

Потенциальный барьер в переходе (называемый также контактной разностью потенциалов) создает тормозящее поле для основных и ускоряющее для неосновных носителей. Поэтому даже при отсутствии внешнего напряжения неосновные носители переходят под действием поля из одного слоя в другой (дрейфовый ток). Такое же количество диффундирующих основных носителей, преодолевающее тормозящее действие поля, перемещается через р-я-переход в противоположном направлении, образуя диффузионную составляющую тока. В результате при отсутствии внешнего напряжения результирующий ток в р-я-переходе равен нулю.

Если к диоду подведено прямое напряжение Ua с полярностью, указанной на рис. 1.16, а, когда слою р сообщен положительный потенциал, а слою п - отрицательный, то потенциальный барьер снижается от % до ф0 - Ua (рис. 1.16, б). Это приводит к возра-



станиго диффузионных составляющих потоков (дырок, уходящих из слоя р в слой п, и электронов - из слоя п в слой р), величина которых вместе с дрейфовыми потоками неосновных носителей определяет прямой, ток /а в диоде.

Плотность этого тока может быть найдена из равенства [4]

/а = /Л^т-1), (1.15)

где / - плотность дрейфового тока, создаваемая неосновными носителями.


Рис. 1.16. Распределение потенциалов и концентраций зарядов в диоде при прямом и обратном напряжениях:

а - схема включения днода прн прямом напряжении; б - потенциальный барьер при прямом напряжении; б - распределение концентраций зарядов при прямом напряжении; г -схема включения диода при обратном напряжении; д - потенциальный барьер при обратном напряжении

Плотность }s уже при достаточно малых значениях отрицательного напряжения на p-n-переходе достигает предельного значения (при неизменной температуре диода), поэтому ее называют плотностью тока насыщения.

Особенностью равенства (1.15) является то, что входящие в него напряжение и плотность тока фактически связаны между собой не непосредственно, а через граничные концентрации носителей (рис. 1.16, в), переходящих из одного слоя в другой.

Слой полупроводника с большей концентрацией основных носителей выполняет в диоде функции эмиттера, а с меньшей концентрацией таких носителей - функции базы.

Граничная концентрация вошедших в базу дырок рп (0), влияющая на градиент концентраций и тем самым согласно (1.12) на



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [ 14 ] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.