Ток термогенерации

Ток термогенерации появляется из-за конечной ширины p-n перехода, не учитываемой теорией идеального p-n перехода, и обусловлен генерацией электронно-дырочных пар в объеме p-n перехода (рис. 7).

Рис. 7. Образование тока термогенерации

В отсутствие внешнего напряжения между процессами генерации и рекомбинации устанавливается равновесие. При приложении к p-n переходу обратного напряжения дырки и электроны, образующиеся в результате генерации, выводятся полем запирающего слоя. Это приводит к возникновению дополнительного тока термогенерации I т/г, совпадающего с обратным током p-n перехода:

Ток термогенерации зависит от U обр, так как с увеличением обратного напряжения на p-n переходе происходит его расширение в соответствии с выражением

.

Отсюда можно сделать вывод, что ток термогенерации пропорционален корню квадратному из значения обратного напряжения на p-n переходе. Кроме этого, I т/г зависит от материала полупроводника, температуры окружающей среды, концентрации примеси в p- и n-областях p-n перехода.

Как и для теплового тока, влияние материала полупроводника на ток термогенерации связано с различной шириной запрещенной зоны, а это определяет отличие в значении контактной разности потенциалов и соответственно в величине ширины p-n перехода l ₀. Поэтому имеем: для кремниевого полупроводника

D W з = 1,12 эВ, I т/г» 10³× I ₀;

для германиевого полупроводника

D W з = 0,72 эВ, I т/г»0,1× I ₀.

Из приведенных значений соотношения между током термогенерации и тепловым током можно отметить, что для германиевых p-n переходов ток термогенерации не учитывается, а для кремниевых p-n переходов пренебрегают током насыщения. Поэтому на ВАХ кремниевых p-n переходов нет выраженного участка насыщения.

При увеличении температуры окружающей среды ток термогенерации возрастает экспоненциально, то есть удваивается при изменении температуры на каждые (10…14) градусов. Механизм влияния температуры аналогичен тому, что был рассмотрен при характеристике теплового тока.

От степени легирования областей p-n перехода ток термогенерации зависит следующим образом. С ростом N _А, N _Д происходит увеличение контактной разности потенциалов j_К , уменьшение l ₀ и l обр, а следовательно, и уменьшение тока термогенерации.

Дата добавления: 2014-01-20