Записать условие электрической нейтральности для областей эмиттера и базы, так же для всей системы в состоянии равновесия

1.Область эмиттера n –типа.

Отрицательный суммарный заряд электронов (основных носителей) уравновешен суммарным зарядом положительных ионов дырок.

2. Область базы p – типа.

Положительный суммарный заряд основных носителей (дырок) уравновешен отрицательным суммарным зарядом неподвижных ионов акцепторов.

3. Условие электрической нейтральности

Σ+q = Σ-q

Сумма положительных зарядов, равна сумме отрицательных зарядов.

Нейтральность нарушается только вблизи границ в обедненной области), хотя в целом

p – n переход тоже нейтрален, т.к.

𝑄дон + = 𝑄акц-

𝑄дон = 𝑞∗𝑙э ∗𝑆∗𝑁дон

𝑄акц = 𝑞∗𝑙б ∗𝑆∗𝑁акц

𝑞∗𝑙э ∗𝑆∗𝑁дон = 𝑞∗𝑙б∗𝑆∗𝑁акц

𝑙э ∗𝑁дон = 𝑙б ∗𝑁акц , т.к. 𝑁дон ≫𝑁акц , значит 𝑙э ≪𝑙б . Весь переход расположен в базе.

8. Приложить к заданному p – n – переходу сначала прямое, потом обратное напряжение и на одном графике построить вольтамперные характеристики (ВАХ) для двух значений температур t2 и t1. Пояснить влияние температуры на прямую и обратную ветви ВАХ.

T1 = 293К, Т2 = 333К

 

Диффузионная емкость рассчитывается по формуле: , где
=10-6 с – время жизни неосновных носителей в базе.

Барьерная емкость рассчитывается как емкость плоского конденсатора:

1) Рассчитаем значение для температуры T1 = 293 К. Полученные значения запишем в таблицу №1:

При U=0,15B:

При U=0,2B:

При U=0,25B:

При U=0,275B:

При U=0,3B:

 

Рассчитаем значение :

 

Рассчитаем барьерную емкость:

 

2) Рассчитаем значение Iпр для температурыT2= 333К.

Рассчитаем концентрацию дырок в области n, считая, что концентрация основных носителей не изменилась:

 

Рассчитаем тепловой ток:

 

 

 

 

Таблица №1

 

  Uпр, В 0,15 0,2 0,25 0,275 0,3
Т1=293К Iпр, мА 1,12 8,1 58,6 157,6 423,5
Сдиф, пФ 44,2
Сбар, пФ 10,1 11,06 12,27 13,07 14,06
Т2=333К Iпр, мА 7,3 42,1 340,3 574,2

 

 

1) Рассчитаем для температуры :

Uобр = -0,05; -0,1; -0,15; -0,2; -1; -2 В.

 

Рассчитаем барьерную емкость:

 

2) Рассчитаем значение Iобр для температуры T2= 333К, jт = 0,0287 В

 

Таблица №2

  Uобр, В -0,05 -0,1 -0,15 -0,2 -1 -2
Т1=293К Iобр, мкА -2,58 -2,94 -2,99 -2,998 -3 -3
Сбар, пФ 7,98 7,65 7,33 7,03 4,68 3,60
Т2=333К Iобр, мкА -32,6 -38,4 -39,4 -39,56 -39,56 -39,56

 

Вольт-амперная характеристика.

 

 

 

Ток, проходящий через n+ – p – переход, зависит от величины и полярности приложенного напряжения. Это зависимость выражается формулой:

I - ток через p – n – переход;

I0 - тепловой ток;

U - приложенное внешнее напряжение;

– температурный потенциал.

Из формулы видно, что ток через p – n – переход зависит не только от приложенного напряжения, но и от температуры.

 

Влияние температуры на прямую и обратную ветви ВАХ p-n-перехода показано штриховой линией (Рис 1.1). Прямая ветвь при более высокой температуре располагается левее, а обратная – ниже. Таким образом, повышение, температуры при неизменном внешнем напряжении приводит к росту как прямого, так и обратного токов. Причиной такого влияния повышения температуры является уменьшение прямого и обратного сопротивлений из-за термогенерации пар носителей заряда, а также из-за снижения потенциального барьера и увеличения энергии подвижных носителей зарядов.