|
|
Прямое и обратное включение р—л-перехода
| Приложим внешнее напряжение плюсом к р-обляг-; ти. Внешнее электрическое поле направлено навстречу
внутреннему полю р—n-перехода, что приводит к умень-шению потенциального барьера. Основные носители Подрядов легко смогут преодолеть потенциальный барьер, 'поэтому через р—п-переход будет протекать сравнительно
большой ток, вызванный основными носителями заряда
Такое включение р—n-перехода называется прямым, ток через рп переход, вызванный основными носителями заряда, также называется прямым током. Считается, что при прямом включении р—га-переход открыт.
Если подключить внешнее напряжение минусом на р-область, а плюсом на га-область, возникает внешнее электрическое поле, линии напряженности которого совпадают с внутренним полем рп перехода, в результате потенциальный барьер и ширина рп перехода увеличатся. Основные носители заряда не смогут преодолеть р—га-переход, p-n-переход закрыт. Оба поля (и внутреннее и внешнее) являются ускоряющими для неосновных носи¬телей заряда, поэтому неосновные носители заряда будут
Свойства р-п-перехода
К основным свойствам р—п-перехода относятся:
• свойство односторонней проводимости;
• температурные свойства;
• частотные свойства;
• пробой.
Свойство односторонней проводимости р-га-перехода нетрудно рассмотреть на вольтамперной характеристике. Вольтамперной характеристикой (ВАХ) называется гра¬фически выраженная зависимость величины протекаю¬щего через р—га-переход тока от величины приложенного напряжения: I = / (U). Будем считать прямое напряжение положительным, обратное напряжение — отрицатель¬ным.
Прямой ток через р—га-переход может быть определен следующим образом:
e'U
ek
/пр = 10
1обр = 10(^-1).
ш
Если величина е_с будет намного меньше, то фор¬
мулу нахождения обратного тока можно максимально
';,упростить:
'^.-'\ 1обр = -10.
Таким образом, обратный ток рп перехода вызван эхождением собственных носителей заряда. Вольтамперная характеристика проводимости рп пе-Ц^ехода показана на рис. 1.17.
Uo6p
где /0 — ток, вызванный прохождением собственных носителей заряда;
е — основание натурального логарифма;
е' — заряд электрона;
Т — температура;
U — напряжение, приложенное к рп переходу;
k — постоянная Больцмана.
е' Величина и m в рассмотренной формуле является
константой, назовем ее с.
Теперь запишем фор'мулу определения прямого тока через p-n-переход в другом виде:
1щ> = 10(еси-1).
Если величина ес'и будет намного больше 1, то фор-мулу прямого тока можно упростить:
/пр = /0.^
При увеличении прямого напряжения прямой ток изменяется по экспоненциальному закону.
Аналогично приведенным выше суждениям найдем ток через р—га-переход в обратном включении:
Так как величина обратного тока во много раз мень¬ше, чем прямого, обратным током можно пренебречь и
|упрощенно считать, что рп переход проводит ток только
<л одну сторону.
Температурное свойство рп перехода показывает, как
'изменяется работа рп перехода при флюктуации темпера¬туры кристалла полупроводника. На р—га-перехбд в зна¬чительной степени влияет нагрев и в малой охлаждение.
f При повышении температуры увеличивается термогене-
''". рация носителей заряда, которая приводит к увеличению как прямого, так и обратного токов.
Основы электронной техники
»реход;
Unp — величина падения напряжения на рп пере
Частотные свойства рп перехода показывают, как ра¬ботает рп переход при приложении к нему переменного напряжения высокой частоты. Частотные свойства рп перехода определяются двумя видами емкости перехода (рис. 1.18).
где Q — суммарный заряд, проходящий через рп
©Л
и
Рис. 1.18. Емкости рп перехода
ееп
Первый вид — емкость, обусловленная неподвижными зарядами ионов донорной и акцепторной примесей. Она называется зарядной или барьерной емкостью. Барьерную емкость Сбар в простейшем случае можно вычислить по следующей формуле:
Сбар =
где е — диэлектрическая проницаемость вещества полупроводника;
е0 — диэлектрическая проницаемость вакуума; S — площадь рп перехода; d — толщина рп перехода.
Второй тип — диффузионная емкость, обусловленная диффузией подвижных носителей заряда через рп переход при прямом включении.
Сдиф - -Q-, Unp
Можно представить рп переход как соеденение вклю-параллельно друг другу сопротивления и емкости |, 1.19). При этом общая емкость перехода Ci равна сумме ерной и диффузионной емкостей Ci = Сбар + Сдиф.
Рис. 1.19. Эквивалентная схема рп перехода
Внутреннее сопротивление £—n-перехода Ri очень мало прямом включении, составляя от единиц до десятка I, и весьма велико при обратном включении, составляя еличину от сотен тысяч до нескольких миллионов Ом, зависимости от размеров кристалла полупроводника и конструктивно- технологических особенностей изготов¬ления перехода.
Если на рп переход подавать переменное напряжение
1С 1.20), емкостное сопротивление />—n-перехода будет
генынаться с увеличением частоты и при некоторых
1ьших частотах может сравняться с внутренним сопро-
злением рп перехода при прямом включении.
В этом случае при обратном включении через эту емкость потечет достаточно большой обратный Ток, и р—л-переход потеряет свойство односторонней проводи¬мости.
Сделаем вывод: чем меньше величина реактивной емкости р—л-перехода, тем на более высоких частотах он может работать.
На частотные свойства основное влияние оказыва¬ет барьерная емкость, так как диффузионная емкость имеет место при прямом включении, в то время, когда внутреннее сопротивление рп перехода мало. На высоких частотах существенную роль начинает играть емкость корпуса компонента, в который будет заключен крис¬талл полупроводника, а также индуктивность выводов и монтажа. На сверхвысоких частотах эти обстоятельства нельзя не учитывать.
При увеличении обратного напряжения энергия элек¬трического поля становится достаточной для генерации носителей заряда, что приводит к сильному увеличению обратного тока. Явление сильного, лавинного увеличения., Электрический — обратимый пробой, т. е. при умень¬шении обратного напряжения рп переход восстанавливает "войство односторонней проводимости. Если обратное Напряжение не уменьшить, то полупроводник сильно ^нагреется за счет теплового действия тока и рп переход |сгорит. Такое явление называется тепловым пробоем р—п-|йерехода, он необратим. Электрический пробой развива¬ется на поверхности полупроводника раньше, чем будет t развиваться пробой в толще полупроводника, поэтому с 1'делью повышения максимального обратного напряже-.аия диода выполняют пассивацию, т.е. вокруг рабочей j области полупроводника на поверхности и в близком к .поверхности слое наносят ободок из стекла или форми-руют защитную канавку. |
| Категория: специальные | Добавил: sergei4 (18.09.2010)
|
| Просмотров: 906
| Рейтинг: 1.0/1
|
|
|
