Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 31

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 25 26 27 28 29 30 < 31 > 32 33 34 35 36 37 .. 145 >> Следующая

проводимости Ge. Здесь mU - 0,04т0 - масса легких дырок, а т*е = 0,036ш0
- масса электрона в зоне проводимости в точке (000). При туннелировании в
направлении (100) в минимумы (111) эффективная масса равна
т*
3т, 3mt ) mlh
где т* = 1,6т0 и т\ ~ 0,082т0 - соответственно продольная и поперечная
массы минимумов (111). Однако показатели экспоненты в уравнении (19)
отличаются для этих двух случаев лишь
108
Глава 9
\ УЛ Vp
Рис. 7. Зависимость эффективной плотности состояний D от прямого смещения
перехода для случаев прямого (штриховые кривые) и непрямого (сплошные
кривые) туннелирования (величина Е полагается очень боль-шой) [6].
0 0,2 ОА 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
Напряжение, V/Vn
U а
V/Vp или V/Vn G
на 5%. Величина D, определяемая уравнением (20), представляет собой
интеграл перекрытия, от которого зависит форма вольт-амперной
характеристики. Она имеет размерность энергии (эВ) и зависит от
температуры и степеней вырождения qVn и qVp. При Т = 0 К Fc и Fv имеют
вид ступенек. На рис. 7 приведены зависимости величины D от прямого
смещения (штриховые кривые) для случаев Vn = Vp и Vn = 3VP. Видно, что
максимум D достигается при V - (Vn -f VP)I3, т. е. в полном соответствии
с формулой (14).
Аналогичные зависимости приведены на рис. 7 и для случая непрямого
туннелирования (сплошные кривые). Для непрямого туннелирования с участием
фононов вероятность туннелирования равна [6, 12]
exp
Шг&
(23)
Туннельные приборы
109
N* си-з 4 Z 1 0,S 0,3-Ю,}
1 Z 3 4 5 б*Ю~№
(N)* ,,/г , см3/,г
Рис. 8. Зависимость плотности пикового тока от эффективной концентрации
легирования для германиевых диодов [7, 9].
где mix -- приведенная эффективная масса в направлении туннелирования, а
Ер - энергия фонона. Выражение для туннельного тока в этом случае
аналогично соотношению (19) Максимум тока на прямой ветви вольт-амперной
характеристики достигается при V ~ Vn -f Vp - {VI -f V'p)l/2. На рис. 8
приведены экспериментальная (сплошная линия) и теоретическая, вычисленная
по формуле (19), (штриховая линия) зависимости пикового тока для
нескольких германиевых диодов [7 ].
9.2.2. Вольт-амперные характеристики
Как следует из рис. 2, б, вид статической вольт-амперной характеристики
определяется тремя компонентами тока! туннельным, избыточным и
диффузионным токами. В идеальном туннель-
по
Глава 9
Рис. 9. Зонная диаграмма, иллюстрирующая различные механизмы
туннелирования через состояния в запрещенной зоне [13].
ном диоде туннельный ток должен уменьшаться до нуля при напряжениях V Vn
+ Vv\ при больших напряжениях должен течь только обычный диодный ток,
вызванный инжекцией неосновных носителей. Однако на практике ток
туннельного диода при таких напряжениях существенно превышает обычный
диодный ток, в связи с чем он получил название "избыточный ток". Основная
причина избыточного тока - туннелирование носителей через энергетические
состояния, расположенные в запрещенной зоне.
Для определения величины избыточного тока воспользуемся рис. 9 [13], на
котором приведены несколько возможных путей туннелирования. На первом
пути электрон, выходящий из точки С в зоне проводимости, может
протуннелировать на подходящий локализованный уровень в точку А, из
которой, отдав энергию, может попасть затем в точку D, расположенную в
валентной зоне. По второму пути электрон "падает" из точки С на пустой
уровень в точку В, из которой затем туннелирует в точку D. По третьему
пути (маршрут CABD) электрон отдает свою избыточную энергию в процессе,
который можно назвать проводимостью по примесной зоне между точками А и
В. И наконец, четвертый путь - лестница из точки С в точку D, которая
состоит из целого ряда туннельных переходов между различными локальными
уровнями, сопровождаемых вертикальными скачками - потерями энергии ври
переходах электрона с одного уровня на другой; подобный процесс возможен
при достаточно большой концентрации промежуточных уровней. Основным можно
считать маршрут CBD; остальные пути фактически являются лишь более
сложными его модификациями. Рассмотрим электрон, туннелирующий из точки В
в точку D при напряжении смещения на переходе V. Высота барьера, под
которым он должен туннелировать, равна
Ех ^ Eg ~ qV q (Vn Vp) ^ q (Vbi - V),
(24)
Туннельные приборы
Ш
где Vbi - контактная разность потенциалов (здесь полагается, что электрон
появляется в валентной зоне вблизи ее потолка). Вероятность
туннелирования Tt для электрона, движущегося на уровне точки В, равна
( - 4 1^2 т* \
Tt ^ ехр ------j =^ехр (- axEj /<Г). (25)
Это выражение аналогично формуле (4), в которой величина Ев заменена
величиной Ех. Максимальная напряженность электрического поля в резком
переводе равна
S = 2 (Vbi ~ V)/W, (26)
где W - ширина обедненного слоя, описываемая выражением
(Vbt-V)W
W
(27)
Если плотность заполненных состояний, расположенных вышб потолка
валентной зоны на величину Е.х, равна Dx, то плотность избыточного тока
определяется выражением
Предыдущая << 1 .. 25 26 27 28 29 30 < 31 > 32 33 34 35 36 37 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed