Электронно-дырочный переход, его св-ва и ВАХ. Эквивалентные схемы и параметры идеализированного и реального p-n переходов.

p-n- это область контакта м/у пп p-типа и n_типа. при отсутствии внеш э/п в p-области осн носит >, чем неосн носит n-типа. В пп n-типа осн нос n-типа > неосн p-типа. Если переход симм, то носителей одинак. кол-во.

В силу разницы в концентрации зарядов сущ диффузия зарядов из той обл, где они было осн, туда, где их мало. Т.е. такой ток дифф-ый. В приконтактном слое нехватка осн носит зарядов и в p-обл усть неподв отриц ионы, в n-обл – полож ионы, т.е. это слой с больш сопр-ем.

В обл контакта пп можно рассм как собств

r - объёмные заряд, след-но обр-ся напр-ть внутр поля, след-но в p-n переходе будет присутствовать дрейфующая составляющая тока. Из n в p идёт дрейфовый ток неосн носителей зарядов и з р в n тоже. Т.о. все токи друг друга компенсируют без внеш поля и итоговый ток Iдиф+Iдрейф=0. Iдиф=Iдрейф=I₀–тепловой ток.

Можно приложить внеш напр-е 2 способами:

1) прямое включение p-n перехода («+» к р, «-» к n)

2) обратное (наоборот).

С т.зр. зонной теории: 

1) => пот барьер Dj уменьш, т.е. уменьш искривл зон пп => обл-ть объёмного заряда уменьш => сопр-е уменьш => облегчается процесс диффузии => I диф растёт.

m – технологич коэф,

j_Т – темп потенциал (для комн темп = 25,5 мВ)

2) пот барьер > => расш обл p-n перехода => сопр-е > => затруднение диффузии => остаётся только I дрейф.

Т.о. в целом ВАХ выглядит так:

Выводы:

1) p-n переход имеет собств сопр-е и оно меняется при разном способе включения.

2) p-n переход можно рассм как конденсатор, вел-на кот зав от внеш напряжения: C=f(Up-n)=C_{объём зар}+C_{диф зар}

3) у p-n перехода есть выпрямляющие св-ва.

Реальный p-n переход.

Отличия:

При нормированном содержании примесей 10¹⁶ – 10¹⁸ 1/см³

- ВАХ опред типом матер-ла. а) для герм, б) для кремн

- реал хар-ка имеет свой наклон и имеет обр ток, определяемый 3-мя сост: Iобр=I₀+I_Т+Iу (ток термогенерации за пределами перехода + ток термогенерации в переходе + ток утечки по поверхности перехода)

- реал хар-ка зав от темп-ры, т.е. при увел Т ВАХ меняется:

- при увелич кол-ва примесей изм вид ВАХ, т.е. переход будет создаваться в вырожденных пп, т.е. переход тонкий. В вырожд пп энерг уровень Ферми примеси нах в разреш зоне => все заряды ниже уровня Ферми. И сущ-ют туннельные переносы зарядов. Такой вид соотв туннельным диодам.

Если кол-во примесей критично (на границе), встреч у обращён-х диодов то:

- в реал переходах при обратном вкл сущ пробой. Их 2 вида: тепловой (разрушает переход, т.е. невосстановимый) и электрический (неразрушающий). Последний бывает 3-х видов: тун. типа (если тонкий переход), лавинного типа (толстые переходы и большие напряж-я), поверхностный. ВАХ такая:

- реал переход содержит области, смежные с ним. И реал прибор обычно имеет несим переход, т.е. p_p>>n_n.

Эквиваленты p-n перехода:

1) нелинейный. К нему отн ВАХ (её граф и аналит опис-е). Исп для описания статич режима схем и для опис режима большого сигнала. Сам диод (ид диод с собств сопр на обр цепи и с учётом сопр-я базы):

2) линейный: 2 типа: а) физ лин модель и б) по ВАХ.

а)  - малосигнальная модель, т.е. пар-ры диф-е, их зн-я разные для разных участков ВАХ

Сp-n=С диф+Сбар=dQдиф/dUпр+C₀/Ö(1+Uобр/Dj₀)

r p-n_пр=dU_пр/dI_пр»j_Т/Ip-n

б) – это ре-т кусочно-лин апроксимации ВАХ => 3 разновидности экв схем:

Наряду с тепл процессом обр-я св зарядов есть э/м процессы, н-р фотоэффект. Исп в фотодиодах.

Билет №16.