Вольтамперная характеристика p-n перехода

Итак! Важно помнить, что труд производителя создает новую стоимость, которая прибавляется в старой. И только цена выше, чем сложение старой и новой стоимости дадут купеческую прибыль!

Булочка и автомобиль абстрактно одно и то же. Но количество вложенного труда (рабочего времени) делает их не равными с точки зрения количества булочек, на которые меняется один автомобиль.

III. Эволюция рынка.

Эволюция рынка включает в себя эволюцию основных его составных частей – конкуренции, спроса, предложения и цены. Подходы к этим составным элементам рыночной системы и претерпели изменения.

Когда мы говорим о производстве товара, к примеру, костюма, мы говорим, что есть старая стоимость и новая стоимость.

ТРУД

А так же помним, что есть абстрактный и конкретный труд.

			Абстрактный труд

Вот именно конкретный труд и создает внешний облик товара. То, как он есть. Костюм – это брюки, рубаха и пиджак. Все это сделано из ткани, которую производитель костюма не делал, а купил, из ниток, которые он купил и так далее.

Так вот старая стоимость – это перенесенная стоимость всех расходных материалов на новый продукт, созданный конкретной стороной труда производителя.

А абстрактный труд, затраченные силы рабочего (его рабочее время) создают новую стоимость, которая сверх старой стоимости.

И на неразвитом рынке итоговая стоимость товара и его себестоимость - равны. И когда производитель идет со своим костюмом, который он оценивает в 2000 денег, и продает его за 2000 – то он не получает никакой прибыли. Он просто возвращает себе то, что потратил.

И только если спрос на его костюмы растет, он может повысить цену и получить купеческую прибыль.

На НЕРАЗВИТОМ РЫНКЕ прибыль получается только купеческая, за счет цены СВЕРХ себестоимости.

Поэтому на неразвитом рынке если кто-то произвел товар на 2000 денег и продает его за 1999 – то он терпит убыток.

Развитие рынка от рынка товаров к рынку капиталов происходит с появлением рынка труда. Труда – как капитала, как отдельного товара, который кто-то может приобрести. Когда человек не сам производит товар, а предлагает другому человеку купить его силу и навыки в качестве рабочей силы.

В этих условиях товар создает уже не сам производитель, а люди, которых он нанял в качестве рабочей силы. А эти люди, в свою очередь, не несут более никаких затрат, кроме затрат своих капелек пота, или – рабочего времени!

НО! В этих условиях рабочее время оплачивается по фиксированной ставке!

Теперь бремя лежит на капиталисте. Он покупает расходные материалы, что формирует старую стоимость. Он оплачивает труд рабочего. Но не весь! Только часть новой стоимости возвращается к рабочему. А часть новой стоимости достается предпринимателю безвозмездно!

Поэтому на развитом рынке себестоимость товара – это старая стоимость + з. п. рабочего. А неоплаченная часть новой стоимости – прибыль!

А на развитом рынке прибылью считается все, что выше себестоимости, которая, как мы уже говорили, не равна полной стоимости товара!

Иными словами – предприниматель получает полную стоимость товара, а оплачивает лишь ее часть, что позволяет продавать товар по той стоимости, которая заключена в нем и при этом получать прибыль.

Старая стоимость

НЕРАЗВИТЫЙ РЫНОК:

	Новая стоимость

Себестоимость товара (возврат затрат)

	Наценка рынка

Прибыль

РАЗВИТЫЙ РЫНОК

	Старая стоимость
	З. П. рабочего
	Неоплаченная часть труда, создававшего новую стоимость

Себестоимость

Итоговая стоимость товара

Прибыль

Так как производитель реально потратил денег меньше, чем стоит товар (так как он не сам его делал, а рабочий, заработная плата которого меньше той новой стоимости, которую он создал), то даже если товар будет продаваться без повышений спроса, предприниматель все равно получает прибыль. И даже при стоимости в 2000 денег, на развитом рынке прибыль будет даже при цене в 1999 денег! И кричать «караул» надо будет только тогда, когда цена станет ниже себестоимости! Позже К. Маркс будет называть это эксплуатацией.

Итак! Важно помнить, что на развитом рынке (рынке капиталов) труд рабочего создает новую стоимость, которая делится на з. п. рабочего и предпринимательскую прибыль!

На неразвитом рынке производитель товара не мог быстро переходить из одной отрасли в другую. Поэтому конкуренция была возможна только внутриотраслевая.

На развитом рынке капиталист – производитель может легко продавать и покупать капиталы (рабочую силу, машины, станки и прочее) и менять отрасль. Поэтому конкуренция межотраслевая.

Подводя итог: эволюция рынка подразумевает:

1. Изменения в типе конкуренции

2. Появление рынка труда

3. Смена рынка товаров на рынок капиталов

4. Появление понятия о средней норме прибыли

5. На смену понятию стоимости приходит понятие цена производства.

ЦП = затраты капитала

Для вывода уравнения ВАХ воспользуемся законом сохранения количества электричества, которое в общем виде записывается следующим образом:

(1)

Левая часть (1)-изменение объёмной плотности заряда во времени.

Правая соответствует числу элементарных электрических зарядов, втекающих в рассмотренный объём или вытекающих из него.

Закон сохранения электричества для полупроводникового перехода с учётом процессов генерации и рекомбинации записывается в следующем виде:

(2)

j_p-ток дырок

- для электронов (3)

G-гене рационный член

(2) и (3) – уравнение непрерывности для дырок и электронной составляющих плотности тока.

Левые части характеризуют рекомбинационные процессы.

Величины G_n и G_p характеризуют скорости генерации e и дырок.

Плотности e и дырок включают в себя и диффузионную, и дрейфовую составляющие, и имеют вид:

(4)

D-коэффициент диффузии

(5)

Подставим (4) и (5) в соотношение (2) и (3).

Будем рассматривать одновременно случай, т.е. относительно координаты x. После подстановки получаем:

(6)

D – ккоэффициент диффузии

τ_{p –} рекомбинационный член

(7)

ε-напряжонность электрического поля

Сделаем ряд допущений:

1) процессы генерации и в n и в p области в рассмотренных отсутствуют: G_n,G_p=0

2) будем рассматривать только стандартный случай (величины не зависят от t).

3) имеем дело с низким уровнем инжекции, напряженность электрического поля и её производная малы

С учётом 1-3 уравнение непрерывности можно записать в след:

(8)

где ΔPn - дырки в n области ΔPn=p-p₀

(9)

где p₀,n₀ – термодинамический равновесный концентрации

Δp_n, Δn_p – избыточная концентрация электронов и дырок соответственно в n и p области Δp_n, Δn_p возникают в результате действия напряжения, приложенного к p-n переходу.

Чтобы установить зависимость тока от напряжения нужно найти решение упрощённых уравнений напряженности упрощенных уравнений напряженности 6 и 7.

D_pτ_p=L_p² – диффузионная длина дырок

(10)

Уравнение непрерывности

При решении уравнения (10) будем считать, что ширина области простого заряда достаточно мала, генерацией принебрегаем, низкий уровень инжекции.

n-область заключена между металлическими границами p-n перехода x=0 и внешним оммическим контактом

оммический контакт

x=0

Граничные условия

Δp_n=0 при x=wn

Зависимость ΔPn от приложенного напряжения будет иметь вид

(11)

U- Внешнее напряжение

С учётом условий (8) и (9) решение уравнения непрерывности будет иметь вид

(12)

где С₁ и С₂ – константы, которые имеют следующий вид.

(13)

(14)

В окончательном виде решение уравнения непрерывности примет следующий вид:

(15)

Градиент концентрации дырок в n – области;

(16)

Оценим градиент при x=0 и подставим полученное выражение для плотности диффузионного тока:

(17)

Аналогично можно определить плотность диффузионной составляющей для электронов в p – области:

(18)

(17) и (18), то получим (площадь n-p перехода) общий полный ток через p-n переход равен сумме электрон дырка состовляющих:

(19)

Для достаточно больших U, тогда пренебрегаем eqU/KT.

ВАХ: (20)

J₀-обратный ток определяется через (19)

Когда Wn>>Lp Диффузионная длина инжекторных дырок

S – площадь p-n перехода и выражение для обратного тока:

P_n0-концентрация дырок в n области в термодинамическом равновесии

Когда выполняется обратные соотношения между L и шириной запретной зоны Wn<<Lp, Wp<<Ln.

Обратный ток равен:

В зависимости от протяженности областей p и n типа обратный ток определяется либо геометрическими размерами n и p областей (Wn и Wp) либо диффузионными длинами не основных носителей заряда.

§ Емкость p-n перехода (в методе)

p-n переход при обратном смещении

При обратном смещении на р-п переходе существует обратный ток пробой р-п перехода проявляется в резком увеличении обратного тока, которое возникает при достижении определённого критического значения напряженности. Существует 3 вида пробоя р-п перехода.

1) лавинный пробой

2) тунельный

3) тепловой

Лавинный пробой характерен для широких р-п переходов, имеет большую область пространства заряда, которая формируется при контакте 2-х низколегированных полу-проводников. Если концентрация примеси мала, то имеем широкую область пространства заряда.

В основе механизма 1) лежит явление лавинного размножения подвижных носителей заряда в сильном электрическом поле р-п перехода. Если к р-п переходу приложено высокое обратное напряжение, то напряженность элек. поля в ОПЗ может оказаться настолько большой, что ННЗ, ускоряемые этим полем приобретают энергию, достаточную для ионизации атомов полупроводника. В результате ударной ионизации в ОПЗ (область прост. Заряда) развивается лавина ПНЗ, это приводит к резкому увеличению обратного тока. Уравнение ВАХ в пред пробойной области описывается следующим соотношением:

где Um-напряжение пробоя

m-коэффициент ударной ионизации (коэф-т умножения)

n-Всл-на, каторая лежит в пределах 3/5, который зависит от типа полупроводникового материала

U-абсолютное значение приложенного напряжения

Туннельный пробой появляется в р-п переходах, образованных низкоомными полупроводниковыми материалами (сильнолегированные) т.е. ОПЗ очень меленький. В основе пробоя лежит тунелирование электронов сквозь тонкий потенциальный барьер (электрон осуществляет переход без изменения энергии). В сильных электромагнитных полях границы энергетических зон смещаются, и вблизи р-п перехода возникает достаточно тонкий потенциальный барьер, который является прозрачным для электронов Вер-ть туннельного прохождения электронов через потенциальный барьер определяется соотношением:

ε- напряженность электромагнитного поля

mn-эффект тока электрона

ΔE- ширина запретной зоны полупроводника

В Ge пробой при ε=2*10⁵в\см; в Si- ε=4*10⁵в\см

Тепловой пробой возникает в следствии разогрева р-п перехода при проходе через него достаточно большого обратного тока. С повышением температуры обратный ток резко возрастает, это приводит к увеличению мощности, рассеиваемой в р-п переходе. Если количество Джоуле вой теплоты, выделенной в р-п переходе теплоты, отводимой от р-п перехода, то температура р-п перехода резко возрастёт. Это приводит к увеличению концентрации ПНЗ в ОПЗ и дополнительному увеличению обратного тока. Это вызывает в свою очередь ещё больший разогрев р-п перехода.

Напряжение пробоя зависит от обратного тока, от удельного сопротивления полупроводника, качества теплоотвода и температуры окружающей среды. Наиболее характерная особенность ВАХ при пробое связана с появлением участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением, для которого характерно: dU/dJ<0

Напряжение пробоя определяется соотношением

ΔE-ширина запретной зоны полупроводника

J₀- обратный ток

R_t – тепловое сопротивление р-п перехода, которое определяется как коэффициент пропорциональности в следующем соотношении:

P-мощность, выделяемая в р-п переходе

Величина R_t зависит от теплопроводности и геометрической конфигурации кристалла. Тепловой пробой является необратимым (p-n переход разрушается при пробое). Пробой начинается когда обратный ток достигает достаточно большого значения.

Лавинный и туннельный пробой используется в специальных приборах- стабилитронах, которые используются для стабилизации напряжения. (ток меняется, а напряжение стабильно).

Обратно смещенный р-п переход в основе работы транзистора с управляющим р-п переходом.

Ток течёт по каналу с определённой шириной. - сопротивление

s-сечение канала

Дата добавления: 2014-01-06