Вольтамперная характеристика

Зависимость тока через p-n переход от приложенного напряжения называется ВАХ p-n перехода. Она имеет вид I = I₀ [exp (U/j_T) – 1],

где I₀ – обратный ток насыщения. При увеличении U_пр прямой ток I_пр увеличивается по экспоненте, так как с увеличением U_пр снижается потенциальный барьер и увеличивается диффузия основных носителей. Величина обратного тока сильно зависит от температуры (на графике Т₂>Т₁), причем при |U_обр| >> j_T ток I₀ не зависит от обратного напряжения, а обусловлен концентрацией неосновных носителей заряда.

5. Основные параметры p-n перехода.

1) Характеристические сопротивления по постоянному току R=U/I=j_Tln(I/I₀+1)/I=(j_T/I)ln(I/I₀+1) и по переменному току r_д (или дифференциальное сопротивление) r_д = dU/dI=d[j_T ln(I/I₀+1)]/dI=(j_T× I₀) / [(I+I₀)I₀]=j_T / (I+I₀)» j_T/I;

2) Ёмкости p-n перехода. Различают барьерную и диффузионную емкости p-n перехода:

а) барьерная (зарядная) ёмкостьC_бар обусловлена наличием зарядов (+ и - ионов) в запирающем слое в условиях равновесия и при обратном смещении перехода, т.е. отражает перераспределение зарядов в переходе ;

б) диффузионная ёмкость С_диф обусловлена изменением зарядов в переходе за счёт инжекции основных носителей при прямом смещении (отражает перераспределение зарядов вблизи перехода) С_диф = (q/kT)I_прt = I_прt /j_Т.

3) Температурная зависимость обратного тока. Тепловой обратный ток I_0t зависит от температуры, так как при нагреве п/п увеличивается генерация неосновных носителей, при этом тепловой ток удваивается при нагреве на 8 ºС у германиевых приборов или на 10ºС – у кремниевых приборов: I_0t = I₀ e^aDt.

6. Пробой p-n перехода.

Под пробоем понимают резкое уменьшение обратного сопротивления и резкое возрастание обратного тока при незначительном увеличении напряжения. Различают два вида пробоя: а) тепловой – в результате недостаточного теплоотвода, когда рассеиваемая мощность на переходе больше мощности отводимой. Пробой необратим, прибор выходит из строя; б) электрический пробой связан с увеличением напряженности в запирающем слое. Электрический пробой подразделяется на два вида: а) лавинный пробой заключается в размножении носителей в сильном электрическом поле за счёт ударной ионизации. Имеет место в широких переходах. б) туннельный пробой (зенеровский) развивается в узких переходах. В п/п с высокой концентрацией примеси под действием напряженности поля возникает туннельный эффект, т.е. просачивание электронов сквозь потенциальный барьер (если толщина барьера мала) без затраты дополнительной энергии. Туннельный эффект возможен при обратном и небольшом прямом напряжениях, пока дно зоны проводимости ниже потолка валентной зоны.

7. Методы изготовления p-n перехода.

1) Метод сплавления:

а) плоскостной. На пластинку nGe помещается таблетка индия (In) и подвергается термообработке при 850^оС. Получается германий p -типа с резким переходом с большой площадью и большой барьерной емкостью С_бар. Рабочие частоты низкие;

б) точечный. На пластинку nGe помещается индий (In) в виде иглы, пропускается импульс тока, расплавляется кончик иглы и получается точечный переход. Площадь перехода и барьерная емкость малы, рабочая частота высокая.

2) Метод диффузии. Осуществляется диффузия атомов примеси из газообразной, жидкой фазы в п/п. Концентрация примеси плавно уменьшается по экспоненте.

3) Метод эпитаксиального наращивания. Поочередно наращиваются плёнки с нужным типом проводимости.

Дата добавления: 2015-05-06