 |
Время жизни носителей зарядов.
|
|
|
|
Процесс рекомбинации примесных п/п влияет на время жизни носителей зарядов, время жизни определяет быстродействие п/п приборов.
Дан п/п-к п -типа, с помощью внешнего воздействия – облучения световым потоком, этот поток создает концентрацию дырок и концентрацию е:
Внешнее воздействие закончилось, и идет процесс уменьшения концентрации до равновесного. Спад начальной концентрации дырок подчиняется exp закону:
Основную роль в рекомбинации зарядов явл. центры рекомбинации – ловушки – они способны захватывать е. Для время жизни носителей зарядов в примесный п/п вводят в небольшом кол-ве золото или никель, кот. создают более эффективные центры рекомбинации.
Дрейфовые и диффузионные движение зарядов.
Диффузия – это разность концентраций носителей заряда в объеме. Направленное движение зарядов в пр-ке называют дрейфом, под действием эл.поля или эл. заряда.
1) Дрейфовое движение – при непрерывном столкновении е с узлами кристалл. решетки. Скорость перемещ. носителя пропорциональна Е – напряженности эл. поля:
Электрический проводник более быстродейственный чем дырочный: μn<μр.
Плотность тока – заряды, кот. проходят за единицу времени и определяется как заряд, прошедший через единичное сечение в единицу времени.
Т.о. плотность тока зависит от концентрации носителей заряда и их подвижности. С ростом Т увелич. столкновение и сокращается время пробега.
2) Диффузионное движение – носители перемещ. из слоя с больш. концентрацией в слой с меньшей. Непрерыв. диффузионный поток носителей будет иметь место при условии поддержания избыточной концентрации. Плотность потока носителей пропорционально градиенту концентрации.
|
|
|
Коэф. диффузии и коэф-т подвижности связаны формулой Эйнштейна.
где
темп. потенциал
При Т=300 К, он равен 0,025В. Т.о. любой проводник при комнатной Т имеет потенциал в 25-26мВ.
7. Полупроводниковые диоды
Диодами называют двухэлектродные элементы, обладающие односторонней проводимостью тока, обусловленной применением полупроводниковой структуры, сочетающей в себе два слоя: один с электронной, другой с дырочной электропроводностью (см. рис. 1а).
Электронные процессы при отсутствии напряжения: обычно концентрация акцепторной примеси намного больше концентрации донорной примеси.
Диффузионный ток – движение дырок навстречу электронам, дрейфовый ток создан не основными носителями заряда, эти токи направлены встречно и равны друг другу.
При наличии внешнего напряжения, в прямом направлении: сужение p-n перехода, и увеличение диффузионного тока через него – инжекция носителей через p-n переход. Iпр=Iдрейф-Iдиффуз, Iдрейф=Const. С повышением прямого напряжения, потенциальный барьер ещё больше повышается, а Iдиффуз уменьшается. Включение в обратном направлении: уменьшается диффузионный ток, дрейфовый не уменьшается, но он больше диффузионного. Iобр=Iдрейф-Iдиф. (Величина тока зависит от площади перехода). Обратный ток – тепловой ток.
Полная ВАХ диодов.
Полная ВАХ диода (в I квадранте масштаб на 3 порядка больше, чем в III).
S – площадь перехода, Iдрейф – дрейфовая плотность тока.
0-1: Сказывается объемное сопротивление слоев p-n структуры, которое растет с ростом тока, когда существенно увеличивается падение напряжения на диоде DUпр. В кремниевых диодах DUпр = 0,8...1,2В (из-за большого удельного сопротивления), в германиевых DUпр = 0,3...0,6В.
1-2: Оказывает влияние ТОК УТЕЧКИ через поверхность p-n перехода и ГЕНЕРАЦИЯ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА, которая является причиной возможного пробоя p-n перехода. Ток утечки линейно зависит от величины приложенного к диоду обратного напряжения Uобр,: ток утечки создается различными загрязнениями на внешней поверхности полупроводниковой структуры, которые увеличивают проводимость кристалла и обратный ток через диод Iобр.
|
|
|
2-3: ( Генерация зарядов начинается, когда Uобр >Uдоп). Изменение характеристики до пробоя.
3-4: Резкое возрастание обратного тока, оно характеризует пробой p-n перехода. Пробой бывает электронный и тепловой. Электронный пробой бывает лавинный и туннельный. Лавинный возникает при энергии достаточной до отрыва электрона, образуется пара, которая ускоряется и т.д.. Он возникает в широких p-n переходах. Туннельный пробой, под действием электрического поля, происходит непосредственный отрыв электронов, без столкновения, увеличивается обратный ток, возникает в узких p-n переходах.
5-4: Тепловой пробой. Разрушение локального участков и превышение критической концентрации электронов.
9. Емкость рп-перехода (складывается из диффузионной и барьерной емкости)
Величина барьерной емкости составляет 10 и 100 пкФарад, для ее уменьшения нужно увеличить обратное и.
Емкость зависит от площади обкладок конденсатора и от расстояния между ними. Падение напряжения расширяет рп-переход, что применяется в дистанционном управлении. Диффузионная емкость имеет место при протекании прямого тока, она больше барьерной емкости, составляет сотни тысяч пкФарад. Добротность такой емкости невелика.
|
|
|
