Математическая модель p-n перехода

Для учета нелинейных и инерционных свойств p-n –перехода используются достаточно сложные модели.

Для приближенного решения статических задач (без учета инерционности) можно использовать простейшие аппроксимации (кусочно-линейного типа) с введением характеристик дифференциальных сопротивлений на участке прямого тока r _пр и обратного тока – r _обр.

Линеаризованная модель p-n -перехода может быть получена путем дифференцирования уравнения ВАХ относительно некоторого режима покоя U ⁰, I ⁰. Получим

Параметром линеаризованной модели является дифференциальное сопротивление p-n -перехода

При больших прямых токах I ⁰ >>I_S имеем

При обратном включении, когда I ⁰ = - I ⁰,

.

64) Как образуется переход Шоттки? Чем он отличается от обычного p-n перехода

Такие переходы, в зависимости от соотношений уровней Ферми в металле и полупроводнике, могут иметь линейный (омический) характер или нелинейный – с преимущественно односторонней проводимостью, как у обычного p-n –перехода. Омические контакты используются в качестве электрических выводов p-n –перехода. Нелинейный контакт металл - полупроводник n –типа замечателен тем, что электроны одного приграничного слоя (например, металла), переходя в n –слой полупроводника, являются для последнего основными носителями (в противоположность тому, что было при переходе электронов из n –слоя в р –слой в p-n –переходе). Это означает, что в нелинейном контакте металл - полупроводник отсутствует процесс накопления и рассасывания неравновесных неосновных носителей, т. е. отсутствует диффузионная емкость. Следствием этого является значительно меньшая инерционность перехода металл-полупроводник. Такие переходы названы переходом Шоттки по имени ученого, предложившего их. Дополнительной особенностью переходов Шоттки является меньшее падение напряжения по сравнению с обычным p-n- переходом, что означает меньшие потери мощности при прямом включении. Единственным недостатком переходов Шоттки является значительно меньшее обратное напряжение, при котором происходит пробой.

Отличие заключается в том, что обычный p-n переход образуется двумя полупроводниками, а диод Шоттки имеет переход металл – полупроводник.

65) Чем определяется быстродействие диодов?

Эквивалентная схема диода представлена на рис.1. Инерционность ключа определяется процессами накопления неосновных носителей в области p-n перехода, емкостью p-n перехода, емкостью между выводами и индуктивностью выводов. Основным справочным параметром, определяющим быстродействие диода, является время восстановления обратного сопротивления.

rуm - сопротивление утечки; С0 - емкость между выводами диода; L - индуктивность выводов; СД - диффузионная емкость p-n перехода при прямом смещении; СБ - барьерная емкость p-n перехода при обратном смещении

Быстродействие диода Шотки на несколько порядков превосходит быстродействие p-n-перехода. Это связано с тем, что в диодах Шотки в отличие от p-n-перехода перенос тока осуществляется только основными носителями заряда. При этом переходные процессы определяются не временем жизни неосновных носителей заряда, а перезарядкой области пространственного заряда полупроводника, длительность которой мала. Кроме того, технология изготовления диода Шотки включает одну основную операцию – нанесение металлического контакта, что проще соответствующих операций при изготовлении p-n-переходов (диффузия и т.д.). Управление параметрами диодов Шотки сводится, как правило, к изменению обработки поверхности полупроводника, а также к выбору типа металла или режима его напыления. Активная область диода Шотки имеет малые размеры и определяется шириной области пространственного заряда.

Дата добавления: 2015-04-24