Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 69

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 .. 63 64 65 66 67 68 < 69 > 70 71 72 73 74 75 .. 145 >> Следующая

п-п0. Уравнение Пуассона и выражение для плотности тока имеют вид
дё' q (п - п0)
дх
(2)
J = S!(>-qD^, (3)
где es - диэлектрическая проницаемость, р - удельное сопротивление и D -
коэффициент диффузии. Продифференцировав выражение (3) по х и
учитывая уравнение Пуассона, получим
= (4,
q дх pBs дх1 '
Подстановка этого выражения в уравнение (1) приводит к урав-
нению
дп _ D = 0. (5)
<5/ ' pes дх2
Уравнение (5) можно решить методом разделения переменных. Если
концентрация зависит только от координаты, то решение уравнения (5) имеет
вид
п - По = (п - /20)*=0 е*Р (-X/LD), (6)
Во избежание появления многочисленных отрицательных знаков мы будем
считать и этой глане заряд электронов положительным.
228
Глава 11
где Ld - дебаевская длина, равная
(7)
и определяющая расстояние, на котором затухают малые флюктуации заряда.
Если концентрация зависит только от времени, то решение уравнения (5)
имеет вид
за которое происходит рассасывание пространственного заряда, если
дифференциальное удельное сопротивление и дифференциальная подвижность |л
положительны. Однако в полупроводнике с отрицательным дифференциальным
сопротивлением (ОДС) любая флюктуация концентрации будет нарастать с
постоянной времени, равной [т^|, а не затухать.
Приборы с объемным ОДС можно разделить на две группы: приборы,
управляемые напряжением (е N-образными характеристиками), и приборы,
управляемые током (с S-образными характеристиками). Типичные зависимости
плотности тока от напряженности электрического поля, характерные для этих
двух типов приборов, приведены на рис. 1, а и б [11]. Также показано
удельное дифференциальное сопротивление (<dS'/dJ) при изменении
напряжения смещения от нуля до порогового, при котором начинается участок
отрицательного сопротивления (рис. 1, в и г). В приборах с N-образными
характеристиками зависимость напряженности электрического поля от
плотности тока (рис. 1, и) неоднозначна, а в приборах с S-образными J-"^-
характеристиками наоборот (рис. 1, б).
Характеристики на рис. 1 подобны приведенным в главах, посвященных
контактным явлениям. Так, например, туннельный диод является прибором с
N-образной J-^-характеристикой, а тиристор - прибором с S-образной
характеристикой. Объемное ОДС обусловлено микроскопическими свойствами
полупроводника: стимулированным электрическим полем захватом носителей на
глубокие уровни [12], ударной ионизацией мелких примесных уровней в
компенсированных полупроводниках [13] и переходом электронов из основного
минимума зоны проводимости в побочные (эффект междолинного перехода
электронов). Мы рассмотрим основные характеристики приборов с ОДС
независимо от конкретных физических механизмов возникновения
отрицательного сопротивления.
В однородном полупроводнике с ОДС распределение электрического поля,
соответствующее устойчивому состоянию, сущест-
п - по = (п - tio)t=o exp где - время диэлектрической релаксации:
Тд = pes = е3/дцп "=* еslq\m0,
(8)
(9)
Приборы на эффекте междолинного перехода электронов 229
/
/
О
О
в
Рис. 1. Зависимости плотности тока и дифференциального удельного
сопротивления от напряженности электрического поля.
а из - для приборов g N-образными J - ^-характеристиками; 6 иг" для
приборов С S-образными J - -характеристиками.
венно неоднородно. Ниже мы приведем простые соображения, из которых
следует, что в приборах с N-образными J-^-характеристиками будут
образовываться домены высокого электрического поля (или обогащенные
слои), а в приборах с S-образными характеристиками - шнуры тока с высокой
плотностью [11]. При описании различных режимов работы приборов в
последующих разделах мы лишь видоизменим нашу простую модель.
Как следует из рис. 1, в, положительное дифференциальное удельное
сопротивление увеличивается с ростом электрического поля, т. е. dpIdS? г>
0. Если напряженность электрического поля в некоторой области
полупроводника немного больше средней (рис. 2, а), то ее удельное
сопротивление также больше. Поэтому плотность тока будет меньше. Это
приведет к увеличению размеров области и образованию домена (области
высокого электрического поля), вне которого поле относительно мало.
Поверхности! ограничивающие домен высокого поля, эквипотенциальны и
поэтому перпендикулярны направлению электрического тока.
Для прибора с S-образной характеристикой первоначальная величина
положительного дифференциального удельного сопро-
230
Глава 11
Одласть с Ьолее высокой напряженностью электрического поля
Область с более высокой напряженностью электрического поля
^ ' V
Область высокого ноля (домен)
^-4 U-d
Область низкого поля
Область с высокой плотностью тока (шнур)
Область с низкой плотностью тока
Рис. 2. Формирование домена высокого электрического поля (а) в образце с
отрицательным дифференциальным удельным сопротивлением, управляемым
напряжением (N-образной характеристикой), а также формирование шнура тока
с высокой плотностью (б) а образце с отрицательным дифференциальным
Предыдущая << 1 .. 63 64 65 66 67 68 < 69 > 70 71 72 73 74 75 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed