Принцип дії ПП діодів

Напівпровідниковий діод - це напівпровідниковий прилад з одним випрямляючим електричним переходом і двома висновками, в якому використовується та або інша властивість електричного переходу.

Як випрямляючий електричний перехід в напівпровідникових діодах може бути електронно-дірчастий перехід, гетеро перехід або випрямляючий перехід, утворений в результаті контакту між металом і напівпровідником (перехід Шоттки). У діоді з р-п переходом або з гетеро переходом окрім випрямляючого переходу повинне бути два омічні переходи, через які р- і n - області діода сполучені висновками (мал. 1,а). У діоді з випрямляючим електричним переходом у вигляді контакту між металом і напівпровідником всього один омічний перехід (рис.2. 1,б).

Рис.2.1. Структура напівпровідникових діодів: а) з випрямляючим електричним переходом у вигляді р-п переходу; б) з випрямляючим електричним переходом на контакті між металом і напівпровідником; В - випрямляючі електричні переходи; Н - не випрямляючі (омічні) переходи.

Звичайно напівпровідникові діоди мають несиметричні р-п переходи. Тому при полярності зовнішньої напруги, при якій відбувається пониження потенційного бар'єру в р-п переході, тобто при прямому напрямі для р-п переходу, кількість носіїв заряду, інжектованих з сильнолегированою в слаболегированою область, значно більше, ніж кількість носіїв, що проходять в протилежному напрямі. Область напівпровідникового діода, в яку відбувається інжекція неосновних для цієї області носіїв заряду, називають базою діода. Отже, в діоді базовою областю є слаболегирована область.

Якщо до діода з несиметричним р-п переходом прикладена напруга, при якій відбувається підвищення потенційного бар'єру в р-п переході, тобто у зворотному напрямі для р-п переходу, то екстракція неосновних носіїв заряду походитиме в основному з бази діода. Таким чином, база діода може робити істотний вплив на характеристики і параметри діода.

Залежно від співвідношення лінійних розмірів випрямляючого електричного переходу і характеристичної довжини розрізняють площинні і точкові діоди. Характеристичною довжиною для діода є якнайменша по значенню з двох величин, визначаюча властивості і характеристики діода: дифузійна довжина неосновних носіїв заряду в базі або товщина бази.

Площинним називають діод, у якого лінійні розміри, що визначають площу випрямляючого електричного переходу, значно більше характеристичної довжини.

Точковим називають діод, у якого лінійні розміри, що визначають площу випрямляючого електричного переходу, значно менше характеристичної довжини.

У випрямляючому електричному переході і прилеглих до нього областях відбуваються різноманітні фізичні процеси, які можуть приводити до ефекту випрямляння, до нелінійного зростання струму із збільшенням напруги, до лавинного розмноження носіїв заряду при ударній іонізації атомів напівпровідника, до тунелюванню носіїв крізь потенційний бар'єр випрямляючого р-п переходу як при зворотному, так в певних умовах і при прямій напрузі, до зміни бар'єрної ємності із зміною напруги, до ефекту накопичення і розсмоктування неосновних носіїв заряду в прилеглих до випрямляючого переходу областях. Всі ці ефекти використовують для створення різних видів напівпровідникових діодів: випрямних, змішувачів, перемикачів і детекторних, діодів з різким відновленням зворотного опору, стабілітронів, стабісторов, шумових, лавинно - пролітних, тунельних і обернутих діодів, варікапов. Деякі з перерахованих ефектів є небажаними і навіть шкідливими в одних діодах, але в інших діодах ці ж ефекти можуть служити основою принципу дії.

Дата добавления: 2014-01-07