Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Лазарь С.С. -> "Физика полупроводников" -> 133

Физика полупроводников - Лазарь С.С.

Лазарь С.С. Физика полупроводников — Наука, 1985. — 460 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikov1985.pdf
Предыдущая << 1 .. 127 128 129 130 131 132 < 133 > 134 135 136 137 138 139 .. 152 >> Следующая

концентрация избыточных электронов (и дырок) приблизительно
сохранится во всей t-области; следовательно, общее число
электронов, рекомбинирующих в 1 сек в t-области, будет
A ?Zl
/p"*^ti"4ti(e^-l). (8.121)
Tn Tn
Точно так же можно вычислить рекомбинационный ток дырок,
инжектируемых из ц-области в t-область:
lpp = APrd = l^d(ekT _ j). (8л22)
тр тр
Из условия стационарности /р" = 1РР = /р. Но Дл = Ар - это следует
из условия нейтральности; следовательно, из (8.121) получаем
< = (8.123)
Мы поэтому в дальнейшем индексы р и п будем опускать.
Учитывая что щ = pt (что также следует из условия
394


нейтральности в состоянии равновесия), из (8.121) и (8.122)
получаем
V1 = V2l (8.124)
и так как V1 + V'2 = l/ равно приложенному напряжению, то
v, = v,=4.
Таким образом, мы получаем окончательное выражение для
рекомбинационного тока:
, еУ
/р==^Ш(е2Аг_ (8.125)
Вычислим теперь "сквозной" ток. Если бы число электронов i-области сохранилось равновесным, но к i-p переходу было приложено напряжение Н2, то за счет инжек-
ции из i-области число электронов в р-области на границе с i-
областью возросло бы до величины
eVj с(Ур{~^2)
nz=npehT =ще кТ , (8.126)
где Vpi - контактная разность потенциалов между i- и р-
областью. Но число электронов в i-области возрастает благодаря
инжекции из "-области:
еУТ
щ = п\чкТ . (8.127)
Следовательно, соответственно должно возрасти число
электронов, инжектируемых в р-область:
ЦУ1+У2) еУ
"2 = пре кТ = прекТ. (8.128)
По мере удаления от i-p перехода число избыточных электронов в
р-области Дп2 (х) убывает по экспоненциальному закону
еУ X
Ап2(х) = пр(екТ - 1) е Ln. (8.129)
Следовательно, диффузионный ток электронов в р-области
л п eDnitr, -ДЕ- Icn = eDn U = -^-?(e^-
l). (8.130)
396


Точно так же можно получить выражение для сквозного дырочного
тока:
eDvpn -iL
/cp"-r^(eftT-l). (8.131)
Р
Таким образом, согласно (8.125), (8.130) и (8.131) полный ток
через р-п переход будет
/ = ^р + ^с = /р + ^сд + /ср= J ' ' (е ZhT - 1) +
ч
+ + (8.132)
Нетрудно показать, что выражение (8.132) сохраняет силу
и для запорного направления тока. Можно показать, что при
большой толщине перехода, в мощных выпрямителях, основную
роль играет рекомбинационный ток.
ТУННЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ
Нам остается рассмотреть противоположный случай - очень
тонкого запорного слоя, прозрачного для туннельного эффекта. На
рис. 8.6, а,б и в изображена серия таких р-п переходов (с
постепенно возрастающей концентрацией основных носителей).
В последнем случае (рис. 8.6, в) и дырки и электроны
находятся в вырожденном состоянии, уровень химического
потенциала проходит внутри соответствующей зоны. На рис. 8, г,
д, е изображены вольтамперные характеристики тех же р-п
переходов.
Остановимся сначала на рис. 8.6, а, б, г, д. Как видно из этих
рисунков, при увеличении концентрации примесей и носителей
уменьшается критическое напряжение V0, при котором запорный
ток благодаря туннельному эффекту начинает резко возрастать. В
случае д ток в запорном направлении начинает возрастать более
резко и при меньших напряжениях, чем в пропускном
направлении, т. е. по существу запорное направление становится
пропускным, а пропускное - запорным.
*) Т. е. по мере приближения уровня химического потенциала ко дну
зоны проводимости в "-области и ко дну валентной зоны в р-области.
396


Диоды, основанные на этом явлении, называются обра-
щенными. По сравнению с обычным, обращенный диод обладает
тремя преимуществами:
1) возможностью применения для детектирования малых
сигналов, поскольку обратный ток начинает возрастать при очень
малых напряжениях;
if 17777777777.'¦
7777777777./, а)

7777777777.7, 6)

Рис. 8.6. Зонные диаграм-
мы и вольтамперные ха-
рактеристики тонких р-п
переходов (прозрачных для
туннельного эффекта).


2) возможностью применения его в ключевых схемах, так
как обратный ток возрастает очень резко;
3) возможностью работы на высоких частотах, так как для
туннельного эффекта требуется ничтожное время, а частотные
возможности обычных диодов ограничены инерционностью
рекомбинации и диффузии носителей.
Еще более своеобразный вид имеет характеристика р-п
перехода, изображенная на рис. 8.6, в; здесь носители по обе
стороны от перехода находятся в вырожденном состоянии. Такие
диоды называются туннельными. На рис. 8.6, в напряжение,
приложенное к переходу, равно нулю; несмотря на то, что переход
и при этом прозрачен для туннельного эффекта, результирующий
ток в этом случае равен нулю; это обусловлено следующими
причинами.
397



У/7777&
Переходить и справа наЛейо, и слейа направо могут
только электроны, находящиеся выше уровня Ферми слева,
и дырки, находящиеся ниже
уровня Ферми справа; число
и тех и других (относительно)
очень мало, поэтому каждый
из этих токов очень мал. Кроме
того, эти токи равны друг дру-
гу, поэтому результирующий
Предыдущая << 1 .. 127 128 129 130 131 132 < 133 > 134 135 136 137 138 139 .. 152 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed