Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 32

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 .. 26 27 28 29 30 31 < 32 > 33 34 35 36 37 38 .. 145 >> Следующая

Jх " AXDXTU (28)
где Ai - константа, а зависимость избыточного тока от различных
параметров определяется в основном их влиянием на вероятность
туннелирования Тп а не на плотность состояний Dx. Тогда, подставляя
выражения (24)-(27) в формулу (28), получим следующее выражение для
избыточного тока [13]:
Л - A\DX exp 1 - ах [Ее - qV + 0,^(Уп -f Ур)]), (29)
где ах - константа. Из выражения (29) следует, что избыточный ток
возрастает при увеличении плотности локализованных состояний в
запрещенной зоне (благодаря множителю Dx), а также экспоненциально
зависит от приложенного напряжения V (при условии, что Eg qV). Выражение
(29) можно также записать в виде 114]
Jx - Jv exp
==Ууехр[Л2(К - Vv)], (30)
где Jv - плотность тока в минимуме (в долине) при напряжении W, а А% -
множитель в экспоненте. Экспериментальные зависимости In Jx от V для
туннельных диодов из кремния и арсенида галлия в соответствии с формулой
(30) оказываются линейными.
112
Глава 9
Рис. 10. Типичные вольт-амперные характеристики туннельных диодов из Ge,
GaSb и GaAs при 300 К.
Диффузионный ток представляет собой ток инжекдии неосновных носителей в
р-п-переходах
= Л, (И'"7'- 1). (31)
где JQ - плотность тока насыщения (гл. 2).
Полная статическая вольт-амперная характеристика определяется суммой этих
трех компонент тока:
= Jp ехР ^ ехР ^ ~ ^)] + /. ехР {^р j •
(32)
Вклад туннельного тока в полный ток является определяющим при V < Vv,
избыточный ток наиболее существен при V ^ Vv, а диффузионный ток
преобладает при V > Vv.
На рис. 10 для сравнения одновременно представлены типичные вольт-
амперные характеристики туннельных диодов из Ge, GaSb [15] и GaAs [16,
17] при температуре 300 К. Величина отношения /р//у равна 8 для Ge и 12
для GaSb и GaAs. Туннельные диоды были изготовлены из многих
полупроводников. В диодах из Si отношение 1РПу равнялось примерно 4 [18],
из InAs оно составляло 2 при комнатной температуре и возрастало до 10 при
4 К [19] (вследствие малой ширины запрещенной зоны), из InP отношение
IP/IV составляло 5 [20], а в диодах на тройном соединении Ga^A^As
достигало 12 [21 ]. В общем случае эта величина для данного
полупроводника возрастает с увеличением уровня легирования как /г-, так и
/^-областей. Предельное значение этого соотношения зависит, во-первых, от
пикового тока,
Туннельные приборы
113
который определяется эффективной массой туннелирования и шириной
запрещенной зоны, и, во-вторых, от минимального тока, который
определяется распределением и концентрацией локализованных состояний в
запрещенной зоне.
Рассмотрим кратко влияние на вольт-амперную характеристику температуры,
облучения электронами и давления. Температурная зависимость пикового
значения тока объясняется зависимостью от температуры величин D и Eg,
входящих в формулу (19). При высоких концентрациях температурная
зависимость слабая и изменения вероятности туннелирования определяются в
первую очередь отрицательной величиной dEg/dT, поэтому пиковый ток растет
с увеличением температуры. В слаболегированных туннельных диодах
важнейшим фактором является уменьшение D с ростом температуры.
Естественно, что при этом пиковый ток уменьшается с ростом температуры.
Для типичных германиевых туннельных диодов изменения пикового тока в
диапазоне температур -50-J-100 °С составляют примерно ±10% [22]. Ток в
минимуме в общем случае растет с увеличением температуры, так как ширина
запрещенной зоны уменьшается с ростом температуры (см. выражение (29)).
Основное влияние электронного облучения состоит в возрастании избыточного
тока, что связано с увеличением концентрации энергетических уровней в
запрещенной зоне [23], Возросший избыточный ток можно постепенно снизить
с помощью отжига. Подобные результаты получают и для других видов
облучения, например 7-лучей. Влияние давления на вольт-амперную
характеристику сводится к увеличению избыточного тока германиевых и
кремниевых туннельных диодов [24], что обусловлено глубокими уровнями,
связанными с возникающими под давлением дефектами решетки в обедненном
слое. Исследования показали обратимость этих изменений. Однако для GaSb
1Р и Iv уменьшаются с увеличением гидростатического давления [25], что
может быть объяснено расширением запрещенной зоны и уменьшением степеней
вырождения Vn и Vp при возрастании давления.
9.2.3. Характеристики прибора
Большинство туннельных диодов изготавливаются одним из следующих
способов. 1) Вплавление таблетки. Маленькая таблетка металлического
сплава, в котором в высокой концентрации растворена легирующая примесь
одного типа, вплавляется в поверхность полупроводниковой подложки с
сильнолегированной примесью противоположного типа при точном соблюдении
режима вплавления в атмосфере инертного газа или водорода (например,
мышьяк из легированной мышьяком тонкой оловянной
114
Глава 9
Крышка
Последняя
(сварка)
покрытая УЛ/, словом ///у.
Аеоамыка
- Изолятор, под-держи дающи й сетку Оловянный шарик, легирсдснньи!
Предыдущая << 1 .. 26 27 28 29 30 31 < 32 > 33 34 35 36 37 38 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed