Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Лазарь С.С. -> "Физика полупроводников" -> 130

Физика полупроводников - Лазарь С.С.

Лазарь С.С. Физика полупроводников — Наука, 1985. — 460 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikov1985.pdf
Предыдущая << 1 .. 124 125 126 127 128 129 < 130 > 131 132 133 134 135 136 .. 152 >> Следующая

p-области за счет рекомбинации и диффузии в "-область
компенсируется генерацией и встречной диффузией. При
пропускном направлении диффузия электронов из "-области
значительно превышает встречную диффузию, концентрация
электронов в p-области растет и соответственно растет скорость
рекомбинации. За счет увеличившейся скорости рекомбинации
неравновесная концентрация падает на диффузионной длине по
экспоненциальному закону, постепенно приближаясь к
равновесию.
В случае запорного направления приложенного напряжения и
при eV > kT (а для запорного направления это неравенство
практически всегда соблюдается) потоком электронов из "-области
в p-область в первом приближении можно Пренебречь и поток
электронов из p-области в "-область ничем не компенсируется.
Поэтому концентрация электронов на диффузионной длине в p-
области падает по экспоненциальному закону. Так как в сечении,
находящемся на расстоянии диффузионной длины L от р-п
перехода, электроны из "-области благодаря рекомбинации не
доходят в любом случае, то здесь концентрация носителей во всех
случаях, а следовательно, и в рассматриваемом, должна остаться
приблизительно равновесной; в соответствии с этим на
диффузионной длине она будет убывать по закону
X
Апр (х) = Д"р0е Ln,
384


Ллро = пр (е hT - 1).
(8.77)
Это явление (т. е. убывание концентрации неосновных носителей
за счет диффузии через р-п переход) называется экстракцией.
ВЫПРЯМЛЕНИЕ ПРИ ПОСТОЯННОМ НАПРЯЖЕНИИ
Полученные выражения (8.65) и (8.77) позволяют нам
воспроизвести картину выпрямления на р-п переходе.
Рассмотрим сначала пропускное направление тока. В этом
случае электроны инжектируются в л-область и движутся в ней,
постепенно рекомбинируя с дырками; для того чтобы вычислить
электронный ток согласно (8.65), мы должны учесть их диффузию
и дрейф в электрическом поле. То же самое можно сказать о
дырках в p-области: они движутся, постепенно рекомбинируя с
электронами, а оставшиеся инжектируются в л-область.
Однако и на дырки и на электроны действует одно и то же
поле, но концентрация электронов в p-области во много раз
меньше, чем концентрация дырок, поэтому омическим
электронным током в p-области можно пренебречь.
С другой стороны, мы предположили, что V < VK, и,
следовательно, концентрация инжектированных электронов много
меньше концентрации дырок:
пх € Pp. (8.78)
Поэтому изменением концентрации дырок за счет рекомбинации с
электронами можно пренебречь. Это значит, что градиент
концентрации и диффузионный ток дырок ничтожно малы, т. е.
дырочный в p-области ток - чисто омический. Таким образом,
вырисовывается следующая картина прохождения тока через
контакты. Справа вдали от перехода течет практически чисто
дырочный ток (так как пр < рр). В области р-п перехода этот ток
можно разбить на два:
1Р = ГР + ГР, (8.79)
где Гр - это та часть дырок, которая рекомбинируе т с инжек-
тированными в p-область электронами, и Гр - другая часть,
которая инжектируется в л-область и там рекомби- нирует-с
электронами. Ток Гр мы можем определить, вычис
25-1053
386


лив диффузионный поток электронов, инжектированных в р-
область:
Гр = eDn
дх
eV
eDnn , ът
х=о Ln
(екТ - 1). (8.80)
Выражение для числа дырок, инжектированных в р-область,
можно написать по аналогии с (8.66):
еУ
при 0CxCLp Ар(х) = рпе LP (ehT - 1). (8.81)
Следовательно,
п еУ
Гр = eDp дА^х) = ~т^~(е'^г- 1)- (8.82)
Таким образом, полный ток через р-п переход
/ = /; + /; = е(-^ + -^) (ehT-l). (8.83)
Рассмотрим теперь работу р-п перехода в запорном
направлении. В случае пропускного направления внешнее
напряжение было направлено таким образом, что тянуло носители
через р-п переход и инжектировало их в область с
противоположным знаком проводимости.
Теперь мы имеем обратную картину, рассмотрим ее на примере
электронов и дырок в p-области, а потом перенесем сделанные
выводы на "-область. По-прежнему в р-области вдали от р-п
перехода течет практически чисто дырочный ток (так как
концентрация дырок рр много больше концентрации электронов
Пр), только ток этот теперь течет в направлении от перехода.
Точно так же в глубине "-области течет чисто электронный ток и
тоже в направлении от перехода. Как уже упоминалось, при
тепловом равновесии (V = 0) генерация компенсирует
рекомбинацию и диффузия носителей слева направо и справа
налево также компенсируют друг друга. При запорном
направлении этот баланс нарушается: почти все неосновные
носители (в данном случае электроны), генерированные в p-
область на расстояние диффузионной длины, уходят в "-область.
Согласно (8.77) этот диффузионный ток равен
ЛА" бРпПд
In = eDn (1 - е кТ). (8.84)
eV
386


Точно так Же почти все дырки, созданные в "-области, переходят в
p-область; по аналогии с (8.84)
п еУ
/р = eDp~^- = е -(1 - е-"(r)'5). (8.85)
Таким образом, полный ток через р-п переход в этом случае
будет
1 = 1р + 1п=.е(^- + ^-)(1-е~Щ. (8.86)
Предыдущая << 1 .. 124 125 126 127 128 129 < 130 > 131 132 133 134 135 136 .. 152 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed