Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С.М. -> "Физика полупроводниковых приборов" -> 45

Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.

Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов — М.: Энергия, 1973. — 656 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 39 40 41 42 43 44 < 45 > 46 47 48 49 50 51 .. 228 >> Следующая

U = Un + Up-(U*n-Максимальное значение D равно:
, = <&- + ?l2-(v3n + vl) 1-
(22)
(23)
¦Вольт-амперные характеристики в случае туннелирования с фо-вонным
взаимодействием будут рассмотрены в § 5, ш. 2.
4. .Избыточный ток
Из предыдущего обсуждения идеального туннельного диода следует, что
.туннельный ток должен уменьшаться до .нуля при напряжениях . U^l{Un +
Up). Другими словами, туннелирование электронов из зоны проводимости в
валентную зону -без изменения, энергии
в этом случае невозможно, и только обычный диодный ток, вызванный 'прямой
инжеицией носителей, будет протекать через переход. На практике, однако,
величина тока при таких смещениях значительно больше по сравнению с
нормальным диодным током; отсюда термин "избыточный" ток.
Рис. 12. Сравнение теоретических вольт-амперных характеристик с учетом и
без учета туннелирования по "хвостам" плотностей состояний для
кремниевого диода с #А=2,3-1019 смгъ и #0=4,8- 1019 см-* {Л. 7].
--------идеальный кристалл;
-------туннелирование с учетом "хвостов",
¦Существуют две основные компоненты избыточного тока; 1) ток долины,
связанный с туннелированием за счет "хвостов" плотности состояний; '2)
экспоненциальный избыточный ток, связанный с туннелированием через
энергетические уровни, находящиеся внутри запрещенной зоны. Существуют и
другие возможные механизмы, приводящие к появлению избыточного тока; это
механизмы, связанные с взаимодействием с фотоном, фовоном или
"шлазмовом", однако найдено, что 'влияние этих механизмов несущественно.
Влияние "хвостов" плотности состояний на вольт-акшервую характеристику
туннельного перехода изучено Кейном [Л. 7]. На рис. 1'2 представлены
теоретические кривые с учетом и без учета туннелирования по "хвостам"
плотности состояний для кремниевого туннельного диода с #л=2,3 • 1019
см~3 и #d=4,8 -1019 см~3. Заметим, что для случая "идеального кристалла",
т. е. без туннелирования по "хвостам", туннельный ток уменьшается до
нуля. при 85 мв. Однако с учетом туннелирования по "хвостам" туннельный
ток сдвигается до напряжений свыше 200 мв. Сравнение экспериментальных
результатов [Л. (13] и теоретических кривых, учитывающих туннелирование
по "хвостам" плотности состояний, проведено на рис. 13 для трех
кремниевых туннельных диодов. Для каждого перехода пара кривых
нормализована к одному и тому же значению пикового тока. Из рис. 13
видно, что соответствие вполне удовлетворительное.
Рис. 13. Сравнение теоретических и-экспериментальных кривых, учитывающих
туннелирование через "хвосты", для трех кремниевых туннельных диодов [Л.
13].
---------- экспериментальные кривые;
- теоретические кривые с учетом
"хвостов".
Экспоненциальный избыточный ток рассмотрен в работе [Л. 14]. На рис. И
'показана полученная в этой работе схема возможных .путей туннелирования.
Элекцрон, стартующий в точке С зоны проводимости, может протуннели-ровать
на подходящий локальный уровень в точку А, из которой он затем
"сваливается" в валентную зону - точку D.
Также электрон может свалиться из точки С на свободный уровень в точку В,
из которой он может протуннелиро-вать. в точку D. Третий вариант - путь
CABD, на котором электрон отдает свою избыточную энергию при .прохождении
по примесной зоне между точками А и В. Четвертый путь, который должен
быть также включен в рассмотрение - это лестница от точки С к точке D,
которая содержит серию туннельных переходов между локальными уровнями
вместе с серией вертикальных ступеней, на которых электрон .теряет
энергию, 'переходя с одного уровня на другой; этот процесс становится
возможным, когда концентрация промежуточных уровней достаточно велика.
Путь CBD может быть принят в качестве основного, другие пути-это просто
возможные модификации. Допустим, что переход смещен напряжением U, и
будем считать, что электрон туннелирует, .переходя от точки В к точке D.
Энергия туннелирования Ех определяется выражением
Ех ~ Eg-qU+ <7 (i?/n + Uр) "'(j! (Ub г-V), (24)
где Ubi - контактный потенциал .(предполагается, что электрон достигает
цели около вершины валентной зоны). Вероятность туннелирования Tt для
электрона на уровне В дается выражением
{ - 4 V?rnJl2E3J2 \
Т* = ехР \ ЩМ ") = ехР (- a*ET/S) - (25)
Это выражение аналогично уравнению (7), за исключением замены Eg на Ех.
Максимум электрического поля для ступенчатого перехода дается выражением
S^2{VH-U)/W, (26)
где 1У "-ширина слоя обедненного заряда:
Рис. 14. Зонная диаграмма, иллюстрирующая возможные пути туннелирования
через уровни в запрещенной зоне, обусловливающие избыточный ток |Л. 44].
2ее (Na + Nd
1/2J
Допустим, что плотность занятых уровней с энергией Ех над вершиной
валентной зоны есть Dx. Тогда избыточный ток можно записать как
1хжАОхТи ,(08)
где Л-постоянная. .Разумно 'предположить, что избыточный ток будет более
зависеть от параметров "в экспоненте Tt, чем от параметров, входящих в
фактор Dx. Подстановка уравнения (24) с использованием формулы (07) в
выражение (28) для избыточного тока [Л. 14] дает выражение
Предыдущая << 1 .. 39 40 41 42 43 44 < 45 > 46 47 48 49 50 51 .. 228 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed