КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Обратное включение PN-перехода
При обратном включении внешний источник питания Евн подключается минусом к Р -области, а плюсом к N- области. При, этом внешний источник действует в одном направлении с внутренним Eк. Контактная разность потенциалов увеличивается и становится равной φк’ = φк + Uобр. В этом случае диффузия ОНЗ отсутствует и через PN -переход течет только дрейфовый ток ННЗ. Этот процесс называется экстракцией. На рисунке 1.10 приведены структура и ВАХ для обратного включения РN-перехода. При обратном включении с увеличением напряжения увеличивается ток незначительно, так как обратный ток обусловлен неосновными носителями, образованными за счёт тепловой энергии. С увеличением потенциального барьера сопротивление PN -перехода увеличивается до сотен МОм, а ток, хотя и увеличивается, но мал по величине, так как обусловлен ННЗ и составляет десятки…сотни мкА.
а б
Рисунок 1.10. а – Обратное включение PN -перехода; б – ВАХ PN -перехода для германия На рисунке 1.11 приведены структура несимметричного РN -перехода и ВАХ при различных температурах. С повышением температуры число носителей заряда увеличивается, токи в PN-переходе возрастают. Причем влияние изменения температуры сильнее сказывается на ход обратной ветви ВАХ.
а б Рисунок 1.11. а – Несимметричный PN-переход; б – ВАХ PN-перехода
Ток прямой значительно больше обратного, поэтому PN -переход обладает свойством односторонней проводимости, то есть| Iпр |»| Iобр |, которым можно пренебречь. Большой прямой ток приводит к выделению на PN -переходе большой тепловой энергии, поэтому прямые напряжения обычно небольшие, порядка 0.2…1,5 В. Обратные напряжения могут быть значительно выше – десятки, сотни вольт. При больших обратных напряжениях возникает резкое увеличение обратного тока, которое связано с процессом вторичной ударной ионизации. Явление резкого увеличения обратной проводимости PN -перехода при достижении обратным напряжением критического, называется пробоем PN- перехода. Различают электрический и тепловой пробой. Электрический пробой – это пробой, обусловленный лавинным размножением носителей заряда или туннельным эффектом (участок АБ на рисунке 1.11,б). Электрический пробой – процесс обратимый. При уменьшении обратного напряжения до величины, меньшей критической, обратный ток резко уменьшается. Тепловой пробой – это рост числа носителей заряда в результате нарушения равновесия между выделяемым в PN-переходе и отводимым от него теплом. Этот процесс необратим и связан с разрушением структуры полупроводника (участок БВ на рисунке 1.11,б), уменьшением сопротивления и напряжения до нуля. Германиевый PN- переход обладает большей величиной прямого тока и обеспечить его можно при значительно меньшем Uпр; Кремниевый PN -переход выдерживает значительно большие Uобр и электрический пробой наступает при больших Uобр, чем в германиевом; температурная зависимость у кремниевого PN - перехода выражена гораздо слабее. Нескомпенсированные объемные заряды атомов акцепторной и донорной примесей в PN -переходе, разделенные обедненным слоем с малой электропроводностью, образуют емкость. Эту емкость называют барьерной (Cбар): Cбар = dQнепод / dUобр; При протекании через PN -переход Iпр вблизи границы раздела областей происходит накопление инжектированных носителей заряда, не успевших рекомбинировать с основными носителями базы. Эти носители заряда образуют емкость, называемую диффузионной емкостью, Cдиф = dQподв / dUпр. Выводы. 1. PN -переход образуется на границе P- и N -областей, созданных в едином кристалле полупроводника. 2. В результате деффузии основных носителей заряда в смежные области в PN- переходе возникает электрическое поле (потенциальный барьер), препятствующее выравниванию концентраций основных носителей заряда в смежных областях. 3. При отсутствии внешнего напряжения в PN- переходе устанавливается динамическое равновесие: ток диффузии уменьшается до величины встречного дрейфового (теплового) тока, образованного неосновными носителями заряда, и результирующий ток через переход становится равным нулю. 4. При прямом включении PN -перехода потенциальный барьер понижается и через переход протекает относительно большой ток диффузии. 5. При обратном включении PN -перехода потенциальный барьер повышается, ток диффузии уменьшается до нуля и через переход протекает малый дрейфовый ток. 6. Таким образом, PN- переход обладает односторонней проводимостью, благодаря чему он широко используется для выпрямления переменных токов. 7. Ширина PN- перехода зависит от концентрации примесей в P- и N- областях и от знака и величины приложенного напряжения. Увеличение концентрации примесей приводит к уменьшению ширины перехода. С увеличением прямого напряжения ширина PN- перехода уменьшается. При увеличении обратного напряжения - возрастает.
Контрольные вопросы: 1. Что такое электронно-дырочный переход? 2. В чем сущность процесса диффузии в PN -переходе? 3. Что такое потенциальный барьер? Какова природа его возникновения? 4. Как образуется дрейфовый ток в PN -переходе и почему его называют тепловым током? 5. Какое включение PN -перехода называют прямым? Что представляет собой прямой ток через PN -переход? 6. Что такое инжекция основных носителей заряда? 7. Какое включение называют обратным? Что представляет собой обратный ток через PN -переход? 8. Что такое экстракция неосновных носителей заряда? 9. Что такое электрический пробой PN -перехода? 10. Что такое тепловой пробой PN -перехода?
Дата добавления: 2014-11-16; Просмотров: 4553; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |