Прямое смещение pn перехода
Смещением называется подача на переход постоянного напряжения.
Если подать + на р- область, а «—» на n- область, то получим прямое смещение.
(рисунок)
Если подать прямое смещение, то потенциальный барьер уменьшиться т.к. Внешнее поле противоположно внутреннему (Uk) и результирующая разность станет меньше. Условный размер перехода уменьшается.
Можно отметить, что до момента, когда Uk>U ток возрастает незначительно. Если Uk<=U то исчезает барьер и возникает ток, обусловленный током дрейфа и диффузии.
В pn переходе проявляется явление инжекции: внесение заряда в зону, где он является основным.
Инжектируемый слой с большой концентрацией зарядов называется эммитером, а с малой концентрацией — базой.
Прямой ток, возникающий за счет барьера, связан с приложенным напряжением выражением
It0 – ток через pn, ток насыщения.
phi_T – тепловой потенциал.
Так же присутствует ток диффузии
Обратное смещение pn перехода.
Смещенеим называется подача на преход постоянного напряжения.
Если подать «-» на р- область, а «+» на n- область, то получим обратное смещение.
(рисунок)
Обратный ток насыщения существенно зависти от температуры.в случае обратного смещения потенциальный барьер увеличивается. Ток такой цепи обусловлен не основным зарядом.
Процесс вытягивания поля называется экстракцией
phi_T = 0.022 В
В обратном направлении течет малый ток не зависящий от напрюжения, а зависит экспоненциально от температуры.
ВАХ pn-перехода
Нарисовать ВАХ.
Емкость pn- перхода
При рассмотрении pn- перехода устанавливается, что толщина перехода дулируется, при этом по обе стороня границы имеются электрические заряды, от сюда следует, что имеются границы pn перхода как обкладки конденсатора.
Различают 2 составляющих емкости:1) барьерная — распределяется в pn перходе; 2) диффузионная — распространяется в близи пререхода.
При прямом смещении проявляется диффузионная емкость, а при обратном - - барьерная.
n =(2..3) в зависимости от вида перехода.
По структуре видно, что с увеличением обратного напряжения барьерная емкость уменьшается. Диффузионная емкость значительно ниже барьерной и очень слабо зависит от напряжения, поэтому в электронике применяется барьерная емкость.
Пробой pn перхода.
Пробой - значительное уменьшение сопротивления преходя при обратном смещении сопровождается возрастанием обратного тока.
Виды: тунельный, лавинный и тепловой.
Туннельный происходит в следствии развития туннельного эффекта.
Туннельный эффект — прохождение электрона через потенциальный барьер ВЗ одного ПП в ВЗ другого.
Туннельный эффект можно создать если напряжение электрического поля возрастет на столько, что возможен переход электронов из ЗП одного ПП в ЗП другого Е = 10^5 В/см
Туннельный пробой обратим.
Лавинный — ударной ионизацией когда напряжение электрического поля при обратном смещении достигает больших значений, при этом не основные носители заряда ускоряются на столько, что при соударении с атомом ионизируют их. Величина тока ограничена внешним сопротивлением. Обратим.
Тепловой — возникает если от pn перехода необеспечен должный теплоотвод тепла. Необратим. Возникает в результате разогрева pn перехода, когда кол-во тепла в переходе больше отводимого.
 |
16. Устройство: принцип действия и ВАХ полупроводникового диода.
Диод — ПП с одним pn переходом и 2-мя выводами.
 |
Диоды: Точечные (импульсные и СВЧ — диоды); плоскостные (выпрямительные, стабилитроны, варикапы, туннельные, светодиоды, фотодиоды, Шоттки, магнитодиода); управляемые (тиристоры, динисторы, оптоэлектронная диодная пара).