Студопедия

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)

Генерационно-рекомбинационные процессы в переходе, роль уровня инжекции, роль объемного сопротивления базы




При выводе ВАХ идеализированного p-n перехода учитывались лишь самые главные физические эффекты: инжекция и экстракция неосновных носителей и их диффузия в нейтральных областях, прилегающих к p-n переходу. В реальных p-n-переходах наблюдаются различные физические эффекты, влияющие на вид ВАХ. Это ток рекомбинации, сопротивление базы, ток генерации. Рассмотрим их влияние.

Прямая ветвь ВАХ. Ток рекомбинации. В области p-n перехода, как и в нейтральных областях полупроводника, происходит рекомбинация носителей. Электроны n-области, обладающие достаточной энергией, могут попасть в обедненный слой и рекомбинировать там с дырками, приходящими из р-области. При этом электроны уходят из n-области, а дырки - из р-области. Вследствие такого движения носителей возникает дополнительный прямой ток, называемый током рекомбинации. Полный прямой ток p-n перехода складывается из тока инжекции Iинж и тока рекомбинации Iрек. Следовательно, в реальном p-n переходе прямой ток больше, чем в идеализированном.

Ток рекомбинации:

 

(9.1)

 

Это выражение справедливо при Здесь Lоб(U) – толщина обедненного слоя; τ – время жизни носителей в p-n переходе.

 
 

 


 

 

На рис.9.2. Приведены прямые ветви ВАХ кремниевого p-n перехода в широком диапазоне токов (в полулогарифмическом масштабе), рассчитанные для трех значений температуры. При малых напряжениях (например, для кремния при U < 0,4 В, Т = 25°С) преобладает ток рекомбинации, характеристика изображается прямой линией, для которой увеличение тока на порядок соответствует приращению напряжения на 4,6φТ. при больших напряжениях основную часть тока составляет ток инжекции; эта область также изображается прямой линией, но с углом наклона вдвое большим. Граничное значение тока, разделяющее два участка, слабо зависит от температуры.

Влияние сопротивления базы. При выводе ВАХ идеализированного p-n перехода сопротивление базы rБ полагается равным нулю. В реальных p-n переходах оно составляет десятки и сотни Ом. При этом внешнее напряжение распределяется между обедненным слоем и базовой областью. Тогда уравнение ВАХ будет выглядеть следующим образом:

(9.2)

или

(9.3)

При малых прямых токах второе слагаемое можно не учитывать. Однако с ростом тока падение напряжения на базе может превысить падение напряжения на p-n переходе, при этом на ВАХ появится почти линейный участок.

При высоком уровне инжекции наблюдается эффект модуляции сопротивления базы – уменьшение с ростом тока из-за увеличения концентрации носителей в базе. В этом случае , где rб0 – немодулированное сопротивление; При I = 10 мА, Wб = 50 мкм, Lр = 10 мкм получим rб = 18 Ом, тогда как rб0 = 50 Ом. На практике прямую ветвь ВАХ реального p-n перехода аппроксимируют формулой где и (фактор неидеальности) – это параметры аппроксимации, подбираемые из условия наилучшего совпадения данной формулы с экспериментальной ВАХ.

Обратная ветвь ВАХ. Ток генерации. В реальном p-n переходе при обратном напряжении электроны и дырки, образующиеся в обедненном слое вследствие термогенерации, движутся в электрическом поле в противоположных направлениях: электроны – в сторону n-области, а дырки в сторону р-области. Дрейфовое движение этих носителей образует ток генерации. Число носителей, генерируемых в единице объема за единицу времени (скорость генерации), равно , где время жизни носителей в обедненном слое. Умножая эту величину на объем обедненного слоя получим полное число носителей, генерируемых в p-n переходе за единицу времени. Все они выбрасываются электрическим полем из обедненного слоя, поэтому ток генерации

 

(9.4)

 

Следовательно, обратный ток реального p-n перехода больше, чем идеального, поскольку кроме теплового тока I0 течет ток генерации. Последний увеличивается с ростом обратного напряжения из-за расширения обедненного слоя. Т.е. доля тока генерации в полном обратном токе тем выше, чем больше ширина запрещенной зоны и ниже температура. Например, для кремниевого p-n перехода при Т = 25°С и U = -1 В имеем Ir = 10-9А, а I0 = 10-14А.

 

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 2989; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.