Анализ электронно-дырочного перехода в неравновесном состоянии. Вывод уравнений для потенциального барьера. Ширина обедненного слоя.

21) Прямое и обратное включение p-n перехода. Зонная диаграмма при прямом смещении.
Если положительный полюс источника питания подключается к p-области, а отрицательный ­— к n-области, то включение p-n-перехода называют прямым включением. При изменении указанной полярности включение p‑n‑перехода называют обратным включением.
При прямом включенииp-n-перехода внешнее напряжение создает в переходе поле, которое противоположно по направлению внутреннему диффузионному электрическому полю. Напряженность результирующего поля падает, что сопровождается сужением запирающего слоя. В результате этого большое количество основных носителей зарядов получает возможность диффузионно переходить в соседнюю область (ток дрейфа при этом не изменяется, поскольку он зависит от количества неосновных носителей, появляющихся на границах перехода), т.е. через переход будет протекать результирующий ток, определяемый в основном диффузионной составляющей. Диффузионный ток зависит от высоты потенциального барьера и по мере его снижения увеличивается экспоненциально.
Повышенная диффузия носителей зарядов через переход приводит к повышению концентрации дырок в области n-типа и электронов в области p-типа. Такое повышение концентрации неосновных носителей вследствие влияния внешнего напряжения, приложенного к переходу, называется инжекцией неосновных носителей. Неравновесные неосновные носители диффундируют вглубь полупроводника и нарушают его электронейтральность. Восстановление нейтрального состояния полупроводника происходит за счет поступления носителей зарядов от внешнего источника. Это является причиной возникновения тока во внешней цепи, называемого прямым током.
При включенииp-n-перехода в обратном направлении внешнее обратное напряжение создает электрическое поле, совпадающее по направлению с диффузионным, что приводит к росту потенциального барьера и увеличению ширины запирающего слоя. Все это уменьшает диффузионные токи основных носителей. Для неосновных носителе поле в p-n-переходе остается ускоряющим, и поэтому дрейфовый ток не изменяется.
Таким образом, через переход будет протекать результирующий ток, определяемый в основном током дрейфа неосновных носителей. Поскольку количество дрейфующих неосновных носителей не зависит от приложенного напряжения (оно влияет только на их скорость), то при увеличении обратного напряжения ток через переход стремиться к предельному значению IS , которое называется током насыщения. Чем больше концентрация примесей доноров и акцепторов, тем меньше ток насыщения, а с увеличением температуры ток насыщения растет по экспоненциальному закону.

 22.Анализ электронно дырочного перехода в неравновесном состоянии. Инжекция НЗ в переходе. Коэффициент и уровень инжекции.

Если к переходу подключить внешний источник напряжения…

24.Математическая модель идеализированного p-n перехода. Решение уравнения диффузии

1.Ширина перехода настолько мала, что в обедненном слое отсутствуют процессы генерации, рекомбинации и рассеяния, и токи на границах перехода равны.

2.Вне обедненного слоя нет электрического поля и здесь носители движутся только в следствии диффузии.

3.Концентрация дырок инжектированных в базу невелика – низкий уровень инжекции.

4.Сопротивление нейтральных областей << сопротивления перехода.

5.Внешнее напряжение не превышает напряжение пробоя.

6.Толщины нейтральных областей намного на много больше диффузионной длины W>>L_диф.

Прямое напряжение

Определим ∆n_p(x) и ∆p_n(x)

В глубине нейтр.слоевизбыт.концентр. стремятся к нулю вследствие рекомбинации.

p_n→ ∆p_nт.к. p_n0 = const

∆p_n=p_n-p_n0

С учетом W>>L

Для транзистора W<L

25. Плотность диффузионного тока: ВАХ p-n перехода: