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).