Уравнение напряжения и ВАХ пробоев

Лавинный пробой: (14.1)

Где K и m – постоянные величины, которые можно получить в выражениях

- коэффициент ударной ионизации электронов и дырок.

A – Постоянная Ричардсона.

Е – Напряженность электрического поля.

, (14.2)

где — ток насыщения p-n перехода.

Туннельный пробой: . (14.3)

Где V – напряжение, приложенное к гомо- или гетеропереходу.

m^* — эффективная масса электронов и дырок в полупроводнике, зазоре и металле.

ξ_g — ширина запрещенной зоны полупроводника.

. (14.4)

где .

Здесь использовано равенство величины E на границе раздела n- и p-областей.

Тепловой пробой: (14.5)

Как показывает анализ выражения (14.5), для теплового механизма пробоя напряжение пробоя зависит от теплового сопротивления R_T, величины m, характеризующей механизм прохождения обратного тока, ширины запрещенной зоны ξ_g, а также температуры окружающей среды T₀. Напряжение теплового пробоя больше для малых значений R_T, т.е. при хорошем теплоотводе от p-n перехода. Кроме того, напряжение теплового пробоя будет большим для полупроводников с большей шииной запрещенной зоны и меньшей температурой окружающей среды. Это определяется меньшими значениями начальных токов через p-n переход при малых значениях напряжения, когда нагрев еще не существенен. Этим определяется зависимость V_пр от механизма прохождения тока.

Заключение

Существует большое количество одноконтактных и многоконтактных приборов на основе контакта металл – полупроводник, гомо- и гетероперехода. Они преобразуют световые сигналы в электрические, электрические – в световые, тепловую энергию в электрическую и наоборот, давление в электрический сигнал, энергию потока частиц в электрический сигнал и т.д. Конкретные типы приборов могут создаваться преимущественно на основе контактов металл-полупроводник (обычно диоды с барьером Шоттки) и на основе гомо- или гетеропереходов.

Например, приборы для сверхвысоких частот обычно создаются на основе контакта металл-полупроводник, биполярные транзисторы – на основе p-n перехода, а полупроводниковые лазеры на основе гомо- и гетеро- и p-n переходов.

В работе полупроводниковых приборов на основе контакта металл-полупроводник, гомо- и гетероперехода используются следующие контактные свойства: существование потенциальных барьеров для подвижных носителей заряда; зарядные свойства областей пространственного заряда (изменение заряда ионизированных примесей и подвижных носителей в области пространственного заряда с напряжением); существование электрического поля областей пространственного заряда; свойства промежуточного слоя и поверхностных состояний в контакте.

Хотя выделение перечисленных основных свойств контактов является в определенной мере условным, поскольку существование потенциального барьера (см. Стриха В.И. Контактные явления в полупроводниках, Гл.1, п. 2,3) приводит и к наличию области пространственного заряда и электрического поля в этой области, оно позволяет выявить основные особенности явлений, происходящих в приборах.

Применение того или иного вида контактов для решения различных практических задач определяется конретными достоинствами контакта металл-полупроводник, p-n гомоперехода и гетероперехода.

Преимущества контакта металл-полупроводник таковы: большое быстродействие, определяемое отсутствием инжекции неосновных носителей заряда; принципиальная простота технологии; способность выполнять различные функции; возможность создания приборов на различных полупроводниках. Поэтому основная область применения контакта металл – полупроводник – преобразователи, усилители и генераторы сверхвысоких частот, импульсная техника, приборы на различных полупроводниках.

Приборы на основе p-n гомопереходов в настоящее время являются наиболее распространенными приборами полупроводниковой электроники. Это связано со следующими их достоинствами: свойством инжекции неосновных носителей заряда; универсальностью приборов; совершенством технологии изготовления приборов для таких полупроводников, как кремний и германий.

Однако быстродействие таких приборов меньшее, чем у приборов на основе контакта металл – полупроводник, и определяется оно временем жизни или переноса неосновных носителей заряда. Поэтому приборы на основе p-n перехода широко применяются в области не очень высоких частот.

Литература

· Стриха В.И. Контактные явления в полупроводниках.— Киев. «Вища школа». 1992.

· Стриха В.И. Теоретические основы работы контакта металл-полупроводник. — К. Наук. Думка, 1974.

· Cyberleninka.com

· Wikipedia.org