Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ашкрофт Н. -> "Физика твердого тела" -> 122

Физика твердого тела - Ашкрофт Н.

Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела — М.: Мир, 1979. — 486 c.
Скачать (прямая ссылка): fiztverdtela1979i.djvu
Предыдущая << 1 .. 116 117 118 119 120 121 < 122 > 123 124 125 126 127 128 .. 224 >> Следующая

<Р(^ = <р(0)[1-(щ;]1/2.
(29.20)
Неоднородные полупроводники
219
Поведение ф и ширины обедненного слоя показано на фиг. 29.4.
Чтобы вывести зависимость величины тока через р — п-переход от внешнего смещающего напряжения V, мы должны рассмотреть отдельно электронные и дырочные токи. В дальнейшем будем обозначать символом / плотность потока частиц, а символом / — плотность электрического тока; тогда
П = 1к = еЗк. (29.21)
При V = О как /е, так и /Л обращаются в нуль. Это означает, конечно, не отсутствие движения отдельных носителей через переход, а только то, что в обоих направлениях движутся равные количества электронов (или дырок). При V фО баланс нарушается. Рассмотрим, например, дырочный ток через обедненный слой. Он включает следующие две компоненты.
1. Ток генерации, т. е. дырочный ток, текущий из п-области в р-область перехода. Как видно из названия, этот ток обусловлен дырками, генерируемыми непосредственно в п-области обедненного слоя при тепловом возбуждении электронов с уровней валентной зоны. Хотя концентрация таких дырок (неосновных носителей) в п-области чрезвычайно мала по сравнению с концентрацией электронов (основных носителей), они играют важную роль в переносе тока через переход. Это происходит потому, что каждая дырка, попадающая в обедненный слой, тут же перебрасывается в р-область под действием сильного электрического поля, которое имеется внутри слоя. В результате величина возникающего тока генерации не зависит от значения изменения потенциала в обедненном слое, поскольку любая дырка, оказавшаяся в слое, перебрасывается из п-области в р-область1).
2. Ток рекомбинации, т. е. дырочный ток, текущий из р-области в п-об-ласть 2). Электрическое поле в обедненном слое препятствует этому току, и только те дырки, которые попадают на границу обедненного слоя, имея достаточную кинетическую энергию, чтобы преодолеть потенциальный барьер, вносят вклад в ток рекомбинации. Число таких дырок пропорционально е-е&Ф/квТ и, следовательно 3),
Г™ ~ е-«КД«о-*]/*вг (29 22)
В отличие от тока генерации ток рекомбинации чрезвычайно чувствителен к величине приложенного напряжения V. Мы можем сравнить величины этих двух токов, заметив, что при V — 0 суммарный ток через переход отсутствует:
Л*\г=о = ^нп- (29.23)
Отсюда и из формулы (29.22) следует, что
/гес = /ввпе«У/*вГ1 (29>24)
*) Концентрация дырок, от которой зависит ток генерации, нечувствительна также к величине V, если величина еУ мала по сравнению с Её, так как, согласно закону действующих масс, эта концентрация полностью определяется концентрацией электронов. Последняя лишь немного отличается от значения ./V,. вне обедненной области, если значение еУ мало по сравнению с Е8, как это видно из более подробного рассмотрения, проведенного ниже.
2) Он назван так из-за судьбы дырок, попадающих в ге-область перехода, где какой-нибудь из избыточных электронов в конце концов заполняет пустой уровень, каковым является дырка.
3) Утверждая, что (29.22) описывает основную часть зависимости дырочного тока рекомбинации от V, мы предполагаем, что концентрация дырок вблизи границы р-области обедненного слоя только немного отличается от ./Уд. Как будет показано, и это предположение выполняется, если величина еУ мала по сравнению с шириной запрещенной зоны Е%.
220
Глава 29
Полный дырочный ток, текущий из р-области в /г-область, представляет собой разность между токами рекомбинации и генерации:
(29.25)
Аналогичное рассмотрение применимо к компонентам электронного тока с тем только изменением, что токи генерации и рекомбинации электронов направлены противоположно соответствующим дырочным токам. Поскольку,
Фиг. 29.5. Зависимость тока через р — ге-переход от приложенного напряжения V. Эта зависимость имеет место, когда величина сУ мала по сравнению с шириной запрещенной зоны Eg.
Нише будет показано, что ток насыщения (е,7^еп + eJe&en) изменяется с температурой как е * В .
однако, электроны имеют противоположный заряд, электрические токи генерации и рекомбинации электронов совпадают по направлению с электрическими токами генерации и рекомбинации дырок. Поэтому полная плотность электрического тока есть
/ = е(/Г + Леп)(ееУ/"*г-1).
(29.26)
Эта зависимость имеет весьма несимметричный вид, характерный для выпрямителей (фиг. 29.5).
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЧЕРТЫ НЕРАВНОВЕСНОГО СЛУЧАЯ
Рассмотрение, проведенное в предыдущем разделе, не дает возможности
оценить величину е (/1еп + ^1еп)> входящую в формулу (29.26). Кроме того, в неравновесном случае {Уф 0) локальные концентрации носителей, вообще говоря, не выражаются через локальный потенциал ф с помощью простых равновесных максвелловских соотношений (29.3). В такой ситуации требуется дополнительный анализ, чтобы построить столь же детальную картину концентраций носителей в окрестности переходной области, как и в равновесном случае.
При таком более детальном подходе разделение электронных и дырочных токов через переход на токи генерации и рекомбинации не дает особых преимуществ. Вместо этого запишем для каждой точки х (как вне, так и внутри
Предыдущая << 1 .. 116 117 118 119 120 121 < 122 > 123 124 125 126 127 128 .. 224 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed