Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С.М. -> "Физика полупроводниковых приборов" -> 29

Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.

Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов — М.: Энергия, 1973. — 656 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 228 >> Следующая

~^Рп° ехР ^ kT J+ kT exp ykTJe . (60)
Аналогичное выражение можно получить для концентрации электронов. Первый
член в выражении (60) представляет собой
постоянную составляющую, а второй член - малосигнальную переменную
составляющую на границе обедненного слоя [pnl (хп) e 'lmt | .
Подстановка величины рп в уравнение непрерывности ([уравнение (07) гл. 2
при G=0] дает:
" _ Рп , ~ д2Рп /С1\
X- дх2 ^ )
или
д2Рп Рп
=0. [(61а)
Полученное уравнение идентично уравнению (39), если время жизни носителей
выразить как
^ = -ТТ7^Г- (62)
Мы можем теперь определить плотность переменного тока с помощью уравнения
.(44), сделав соответствующие подстановки:
Vllv/V 1 + /W*р 7,n/K 1 + нсотп J \кТ }
Из уравнения (63) можно непосредственно определить проводимость по
переменному току:
У = ~ Оц + /шСв. (64)
Рис. 20. Зависимость нормализованных диффузионной проводимости и
диффузионной емкости от от. На графике показана эквивалентная схема р-п
перехода прн прямом смещении.
Для сравнительно низких частот (сотр, шт"<С1) диффузионная проводимость
Gdо определяется выражением
GM = + -7^) e^'kT, сим/см*. (65)
Это же самое выражение можно получить, дифференцируя уравнение (44)
Низкочастотная диффузионная емкость Cdo определяется выражением
q {qLppno qLnnpo \ njjjkT r_, "
Cao=gf( 2----------1-----2---)e уф/см2. (66)
На рис. 20 показаны зависимости проводимости и емкости от формализованной
частоты сот, при расчете которых учитывался только один из' членов
уравнения (63) (например, член, содержащий рпо, если Pno^-tipo). На этом
же графике показана эквивалентная схема проводимости для переменного
сигнала. Из графика ясно, что с ростом частоты диффузионная емкость
уменьшается.
В области больших частот Ca=ss (сот)-1!2 . С увеличением прямого тока
диффузионная емкость увеличивается приблизительно как *qU0!kT^ Поэтому
диффузионная емкость играет особенно важную роль на низких частотах и при
прямом смещении.
5. Пробой р-п перехода
Если к р-п переходу приложено напряжение, которое создает в нем
достаточно большое электрическое поле, переход "пробивается" и проводит
очень большой ток. Существуют три основных механизма пробоя: термическая
нестабильность, туннельный эффект и лавинное умножение. Мы коротко
остановимся на двух первых механизмах и детально рассмотрим эффект
лавинного умножения.
1. Термическая нестабильность. Пробой, связанный с термической
нестабильностью, определяет электрическую прочность большинства
диэлектриков при комнатной температуре и является также основным эффектом
в полупроводниках со сравнительно малой шириной запрещенной зоны
(например, в германии). Благодаря рассеянию тепла, вызванному протеканием
обратного тока при большом обратном напряжении, температура перехода
возрастает. Это в свою очередь приводит к увеличению обратного тока по
сравнению с его значением при более низких напряжениях. На рис. 21
показано влияние температуры на обратную ветвь вольт-амперной
характеристики 1[Л. 23]. Значения плотности обратного тока насыщения Js
показаны семейством горизонтальных линий. Каждая линия соответствует
величине тока при постоянной температуре перехода, причем ток меняется с
температурой по закону
3+*/2 ехр(-Eg/kT), как говорилось выше. Гиперболические кривые рассеяния
тепла, соответствующие произведению IU, при постоянной температуре
перехода в двойном логарифмическом масштабе выглядят как семейство прямых
линий. Соединив между
собой точки пересечения кривых, соответствующих одной и той же
температуре перехода, можно получить обратную ветвь вольт-амперной
характеристики перехода. Благодаря разогреву перехода при больших
обратных напряжениях на характеристике наблюдается участок с
отрицательным дифференциальным сопротивлением. В этом случае диод выйдет
из строя, если не будут приняты не-
Рис. 21. Обратная ветвь вольт-амперной характеристики при пробое. UL -
напряжение в точке перегиба ([Л. 23].
которые специальные меры, например, включение последовательно с диодом
большого токоограничивающего сопротивления. Этот эффект называют
термической нестабильностью. Напряжение Uu называют напряжением перегиба.
В р-п переходах со сравнительно большими токами насыщения (например, в
германиевых) термическая нестабильность играет роль при комнатных
температурах. Однако при очень низких температурах термическая
нестабильность играет менее важную роль по сравнению с другими
механизмами пробоя.
2. Туннельный эффект. Рассмотрим теперь туннельный эффект. В случае
одномерного потенциального барьера прямоугольной формы высотой Ео и
шириной W квантовомеханическая вероятность просачивания сквозь барьер Tt
определяется выражением {Л. 24]
?gsh2pr ]-1
¦С уменьшением энергии носителя заряда Е вероятность просачивания
монотонно уменьшается. При
(67а)
Аналогичное выражение было получено для р-п переходов. Подробный
математический вывод будет дан в гл. 4. Плотность туннельного тока
определяется выражением [Л. 22]
V2m*q3ffU * ~~ 4nzhzElJ2 6ХР
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 228 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed