![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Лекція 25.09.13 ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Енергетична Електроніка План 1. Акцепторні та донорні домішки. 2. Електронно-дірковий перехід властивості p/n переходу в рівноважному стані. 3. ВАХ переходу. 4. Природа p/n зворотнього струму. 5. Рівняння неперервності. За електро-провдністю напівпровідники займають провідне місце між діелектриками та металами. Класифікують також тверді тіла за їхньою зонною будовою. Якщо є n атомів, які утворюють тверде тіло то атомні рівні розщеплюються утворюють зони або енергетичні зони. Зони складаються з n розміщених рівнів. Енергія в енергетичній зоні змінюється неперервно. За зонною будовою тіла поділяються на метали напівпровідники та діелектрики. Напівпровідники характеризуються малою забороненої зони для більшості напівпровідників
Мал1. Власний напівпровідник. Мал2. Напівпровідник n типу провідності. Мал3. Напівпровідник р типу провідності. Якщо маємо донорний напівпровідник то позначимо концентрацію основних носіїв заряду в таких напівпровідниках існує кількість не основних носіїв заряду p/n. В власному напівпровіднику ні" 2 Закон діючих мас (ф1) Знаючи концентрації домішки ми можемо визначити кількість носіїв заряду. Концентрація не основних носіїв заряду на 6 порядків менша ніж основних. 2) Електронно дірковий або p/n-перехід це контакт двох однакових напівпровідників з різним типом провідності. Мал4. На практиці електронно-діркові переходи отримують вводом акцепторів і донорів дифузійним методом, вплавленням, епітаксійним нарощенням. До (мал5) металургійна межа, виник дифузійний потік 1 і 2. Якщо провести два напівпровідники n і p то утвориться перехід електронів і дірок. Ці зустрічні дифузійні потоки будуть рекомбінувати. Утворюється шар збіднений на вільні носії заряду і формується об’ємний заряд зумовлений іонізованими іонами донорів та акцепторів відповідно. Цей об’ємний заряд зв’язаний і він утворює так зване контактне поле. контактна різниця потенціалу дорівнює (ф2) якщо підставити (ф3) Внутрішнє поле направлене від напівпровідника n-типу до напівпровідника p-типу і перешкоджає руху основних носіїв заряду. Контактне поле сприяє руху не основних носіїв заряду тобто перекидаю дірки з n-типу і електронів з р-типу. мал5 (3, 4). Через деякий час ці потоки зрівняються і утвориться рівноважний динамічний стан p/n переходу. Оскільки існує внутрішнє поле то воно сприяє викривленню провідних зон у напівпровіднику у місці їх дотику поява об’ємного заряду додатнього приведе до зниження всіх енергетичних рівнів і рівнів фермі. В акцепторному на оборот. Мал5.Зонна діаграма. У випадку коли настає рівноважний стан у напівпровіднику p-типу і n-типу провідності зрівнюється рівень фермі і за рахунок того ми маємо стан який відповідає запірному шару. Слід запам’ятати: по осі у потенціальний бар’єр становить величину (ф4) Чому шар називають запірний? Тому, що у нього дуже великий опір. (ф5) Рівноважний стан виникає А) Вирівнюється рівень фермі. Б) Вирівнюються дрейфові рівні. Через p/n перехід протікають струми утворені потоками основних носіїв дифузійні струми, дрейфові струми. Припустимо, що у нас на одиницю площі густина струму діркового є сумою струмів утворених дірками у напівпровіднику p-типу і електронів n-типу дорівнюють 0. При рівновазі через p/n перехід ніякі струми не протікають. (ф6) Вирази для струму дифузійного дірок. (ф7) Значення струмів для електронів (ф8) Зворотнє зміщення Мал6. Якщо до p/n переходу прикласти зворотнє зміщення то напрям зовнішнього та внутрішнього поля співпадають в результаті рівні в п області зменшуються і потенціальний бар’єр зростає. У випадку зовнішнього зміщення рівень Фермі вже не співпадають і є два квазірівні Фермі. Діаграма енергетичних зон прямого зміщення p/n переходу Мал7. у разі прямого зміщення потенціальний бар’єр становить. (ф9) Положення рівня фермі в напівпровіднику n-типу зросла і положення стало вище. Для основних носіїв заряду при прикладанні прямого зміщення потенціальний бар’єр зменшується і відповідно струм, який протікає через p/n перехід різко зростає. Зворотній струм не змінюється бо він визначає концентрацією термогенерованих носіїв заряду. Струм рівноважних не основних носіїв заряду називають зворотнім струмом. Мал8. область p/n переходу. Оскільки дифузійна довжина фактично є середньою відстанню, на яку дифундує термогенерований носій за час свого життя, то відповідно електрони, які з’являються у виділено у циліндрі у тепловій генерації стають основними носіями заряду. Швидкість теплової генерації в умовах теплової генерації рівна їх рекомбінації. Розглянемо ці струми, (ф10) (ф11) якщо під дією прямого зсуву висота потенціального бар’єру p/n переходу для основних носіїв зменшується то потік електронів з n в p область і потік дірок з р в n область збільшиться у порівняння з рівноважним в експоненту, (ф12) що призводить до зростання струму. Коли прикласти зворотне зміщення то потік основних носіїв зменшиться. Залежність струму та напруги в прямому зміщення зростає при зворотньому зменшиться. В результаті маємо вираз (ф13) маємо відповідно такі характеристики Мал9. ВАХ
|