Студопедия — Электронно-дырочный переход и его вольт-амперная характеристика
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Электронно-дырочный переход и его вольт-амперная характеристика






Составление плана выполняют в следующем порядке:

1. Вычисляют координаты пунктов съемочной основы (вершин теодолитных ходов и точек, полученных засечками).

2. Разбивают на планшете сетку прямоугольных координат и оцифровывают ее.

3. Наносят на план пункты съемочной сети.

4. Наносят на план съемочные пикеты и вычерчивают контуры.

5. Оформляют план в соответствии с руководством "Условные знаки".

 

Лекция 1

Электронно-дырочный переход. Полупроводниковые диоды

Электронно-дырочный переход и его вольт-амперная характеристика

 

Работа практически всех полупроводниковых приборов основана на использовании свойств - перехода, который образуется на месте контакта двух полупроводников различного типа проводимости. В полупроводнике типа основными носителями являются дырки, их высокая концентрация получена за счет введения акцепторной примеси. В полупроводнике типа основными носителями являются электроны, их высокая концентрация получена за счет введения донорной примеси. Если обеспечить надежный электрический контакт между полупроводниками и типа (например, путем контактной сварки), то из-за градиента концентрации носителей в области контакта возникает диффузионный поток дырок из области в область и встречный поток электронов из области в область. Эти потоки, обусловленные инжекцией электронов и дырок через область контакта, называют диффузионными. Общий диффузионный ток направлен из области в (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 -. Электронно-дырочный переход

при отсутствии внешнего электрического поля

 

Преодолев границу контакта, электроны и дырки попадают в области, в которых они являются неосновными носителями, и под действием сил притяжения диффундируют внутрь полупроводника, где встречаются с основными носителями и образуют нейтральную частицу – рекомбинируют. После ухода дырок из – области вблизи границы раздела остается объемный отрицательный заряд ионизированных атомов акцепторной примеси, и, точно так же появляется объемный положительный заряд донорных атомов в – области. Очень важно понять, что эти заряды неподвижны!

Таким образом, формируется двойной слой электрических зарядов (аналог конденсатора), электрическое поле которого создает потенциальный барьер , препятствующий дальнейшей диффузии электронов и дырок

Внутреннее электрическое поле вызывает движение (дрейф) неосновных носителей заряда, которые возникают в результате термогенерации. Дрейфовый ток направлен навстречу диффузионному току и уравновешивает его. Суммарный ток через переход равен нулю.

Электронно-дырочный переход лишен подвижных носителей заряда и обладает очень большим сопротивлением. Ширина этого слоя , составляющая доли микрон, зависит от концентраций акцепторной и донорной примесей. Объемные заряды по обе стороны границы раздела равны

 

, (1.1)

 

где - заряд электрона.

- ширина - перехода в - области;

- ширина - перехода в - области.

Если , то такой переход имеет одинаковой длины участки , . Такой переход называют симметричным. Часто , тогда , т.е. переход несимметричный, он смещен в - область.

Для изучения свойств - перехода к нему подключают внешний источник напряжения, при этом возможны два варианта: прямое включение и обратное.

Прямое включение электронно-дырочного перехода (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Прямое включение - перехода

Положительный полюс источника подключается к области, а отрицательный к области. Из-за встречного направления внешнего и внутреннего электрических полей потенциальный барьер снижается на величину . В результате этого увеличивается диффузионная составляющая тока через переход , т.к. возрастает количество носителей, обладающих энергией достаточной для преодоления уменьшенного потенциального барьера. Дрейфовая составляющая тока, определяемая только количеством неосновных носителей, остается постоянной. Таким образом, возникает прямой ток через переход . По мере роста прямого напряжения потенциальный барьер снижается, ширина - перехода уменьшается, а при потенциальный барьер и переход исчезают. Прямой ток стремится к бесконечности.

Обратное включение (рисунок 1.3).. Положительный полюс источника

подключается к , а отрицательный полюс к - области. Это приводит к увеличению результирующего электрического поля и к росту потенциального барьера

.

Диффузионная составляющая тока уменьшается, т.к. меньшее число основных носителей заряда способно преодолеть возросший потенциальный барьер, а дрейфовый ток остается неизменным, его величина зависит только от концентрации неосновных носителей заряда. При диффузионный ток практически равен нулю, а обратный ток стремится к току дрейфа.

Рисунок 1.3 - Обратное включение - перехода

 

При обратном включении - перехода заряд двойного электрического слоя увеличивается из-за роста суммарного электрического поля, а, следовательно, ширина - перехода увеличится.

Вольт-амперная характеристика - перехода (рисунок 1.4). имеет две ветви прямую I и обратную II. Сопоставляя прямой ток (ветвь I), который создается диффузией основных носителей и обратный ток (ветвь II), создаваемый за счет дрейфа неосновных носителей; а также учитывая, что концентрация основных носителей много больше, чем концентрация неосновных, можно сделать вывод об односторонней проводимости электронно-дырочного перехода.

Рисунок 1.4 -. Вольт-амперная характеристика - перехода:

прямая ветвь ВАХ – I; обратная ветвь ВАХ - II

 

Аналитическое выражение, описывающее вольт-амперную характеристику - перехода, имеет вид

, (1.2)

где - ток насыщения (тепловой ток), создаваемый неосновными носителями заряда,

- тепловой потенциал (при ).

Из этого выражения видно, что при ток через переход равен нулю; в случае прямого напряжения единицей можно пренебречь и зависимость будет носить экспоненциальный характер, а при обратном напряжении величину можно не учитывать и тогда .

Пробой - перехода. При некотором критическом значении обратного напряжения на - переходе малый обратный ток начинает резко возрастать (рисунок 1.5). Это явление называют пробоем - перехода.

 

Рисунок 1.5 -. Вольт-амперная характеристика - перехода с участком пробоя

 

Существуют три основных механизма пробоя: тепловой, лавинный и полевой (туннельный). Два последних механизма пробоя – электрические.

Резкий рост обратного тока в - переходе возможен при увеличении числа неосновных носителей в самом - переходе. При тепловом пробое это происходит за счет выделения тепла на сопротивлении перехода при прохождении через него обратного тока, что приводит к повышению температуры кристалла и необратимым структурным изменениям.

Лавинный пробой - перехода – это пробой, вызванный лавинным размножением носителей заряда под действием сильного электрического поля. Неосновные носители, проходя через область - перехода при обратном напряжении, приобретают в сильном электрическом поле на длине свободного пробега дополнительную энергию, достаточную для образования новых электронно-дырочных пар, путем ударной ионизации атомов полупроводника. Вновь образованные носители тоже попадают в сильное электрическое поле и на длине свободного пробега приобретают достаточную энергию для ионизации следующего атома. Процесс развивается лавинообразно, что и отражает название пробоя.

Туннельным пробоем - перехода называют пробой, вызванный квантово-механическим туннелированием носителей заряда через запрещенную зону полупроводника без изменения их энергии. Туннелирование возможно, если толщина - перехода, который должны преодолеть электроны, достаточно мала, при этом проявляются волновые свойства электрона.

 







Дата добавления: 2015-08-30; просмотров: 968. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Закон Гука при растяжении и сжатии   Напряжения и деформации при растяжении и сжатии связаны между собой зависимостью, которая называется законом Гука, по имени установившего этот закон английского физика Роберта Гука в 1678 году...

Характерные черты официально-делового стиля Наиболее характерными чертами официально-делового стиля являются: • лаконичность...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Измерение следующих дефектов: ползун, выщербина, неравномерный прокат, равномерный прокат, кольцевая выработка, откол обода колеса, тонкий гребень, протёртость средней части оси Величину проката определяют с помощью вертикального движка 2 сухаря 3 шаблона 1 по кругу катания...

Неисправности автосцепки, с которыми запрещается постановка вагонов в поезд. Причины саморасцепов ЗАПРЕЩАЕТСЯ: постановка в поезда и следование в них вагонов, у которых автосцепное устройство имеет хотя бы одну из следующих неисправностей: - трещину в корпусе автосцепки, излом деталей механизма...

Понятие метода в психологии. Классификация методов психологии и их характеристика Метод – это путь, способ познания, посредством которого познается предмет науки (С...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия