Контакт Ме – п/п p-типа

ej_0p > ej_0.

W Ме p

ej_0p ЗП X

ej₀ W_с

W_А W_Ф

ЗП W_В

ВЗ

 

W, U X

ej_K

ej_0p ej₀ W_с

W_Ф

ЗП ВЗ W_В

L

В этом случае электроны переходят из Ме в п/п, создавая ЗС, поскольку в p-п/п уменьшается концентрация дырок. При подключении прямого напряжения сопротивление ЗС уменьшается, при подключении обратного – увеличивается.

Из-за изменения сопротивления ЗС при подключении напряжения данный переход обладает выпрямляющими свойствами.

Если ej_0p > > ej₀, то может возникнуть инверсный слой в p-п/п, т.е. слой с электронной проводимостью.

Если ej_0p < ej₀, то электроны из п/п переходят в Ме, в п/п образуется избыточная концентрация дырок, и слой будет иметь более высокую проводимость, чем п/п – контакт антизапирающий (омический).

Пробой p-n-перехода.

 

Пробоем p-n-перехода называется резкий рост обратного тока через переход при приложении обратного напряжения.

Виды пробоя:

· Лавинный пробой ЛП

· Полевой пробой ПП

· Тепловой пробой ТП

ЛП: развивается в p-n-переходе, образованном слаболегированным п/п (ширина ЗС большая).

Если приложить большое обратное напряжение, то суммарная напряжённость в ЗС велика, так что неосновные носители, проходя через p-n-переход, приобретают энергию, достаточную для ионизации атомов п/п.

При этом дырки и электроны по пути через ЗС образуют новые пары подвижных носителей заряда, которые в свою очередь разгоняются в поле и ионизируют новое поле и т.д.

Т.е. в ЗС развивается лавина подвижных носителей и обратный ток резко увеличивается. Характеризует этот процесс коэффициент умножения, который определяется по формуле:

где N₁ – количество электронов, поступивших в p-n-переход

N₂ – количество электронов, ионизированных электронами

N’₂ – количество электронов, ионизированных дырками.

Важной характеристикой пробоя является обратное напряжение.

А, a - коэффициенты, которые зависят от материала и от типа проводимости.

Для ЛП характерен резкий рост обратного тока при незначительном увеличении обратного напряжения.

I

U_ЛП U

ПП: этот пробой характерен для переходов, образованных п/п с меньшим, чем ранее удельным сопротивлением.

При сильном э.п. = (2-5) 10⁷ В/м возникает условие для ионизации атомов п/п фанонами или др. частицами.

Фанон – это энергия колеблющихся атомов.

Величина пробивного напряжения зависит от r - удельного сопротивления n- и p-п/п Ge:

При значительной величине r напряжение ПП больше, чем напряжение ЛП, и в переходе возникает ЛП.

Характеристика ветви ПП такая же, как и ЛП.

 

ТП: возникает в результате разогрева p-n-перехода обратным током большой величины.

Если количество джоулевого тепла, выделяемого в переход, больше, чем количество тепла, отводимого от перехода, то температура перехода возрастает и возрастает число носителей заряда, переход разогревается.

Напряжение U_ТП зависит от величины I_обр, сопротивления p-n-перехода, от условий теплоотвода и от температуры окружающей среды.

Зависимость I_обр от U_пр имеет вид:

I

 

U

 

 

ТП может наступить за счёт увеличения обратного тока при ЛП или ТП.

Ёмкости p-n-перехода

ЗС, образованный в p-n-переходе двумя слоями разноименно зарядов, может быть представлен эквивалентным плоским конденсатором с емкостью С:

S – площадь перехода

2L – ширина ЗС

Из анализа, проведённого ранее для p-n-перехода, видно, что концентрация объёмного заряда в приконтактной области изменяется в зависимости от внешнего напряжения.

При U_обр ширина ЗС увеличивается. Меняется при этом и распределение зарядов. Ёмкость, обусловленная наличием зарядов в ЗС в условиях равновесия и при подаче U_обр , называется барьерной или зарядной ёмкостью.

Изменение объёмных зарядов происходит и при подключении U_пр за счёт инжекции неосновных носителей.

Ёмкость, обусловленная такими изменениями заряда, называется диффузионной.

Барьерную ёмкость рассмотрим на примере несимметричного p-n-перехода (N_а> N_д).

ЗС лежит в основном в n-п/п. Ширина ЗС:

При подключении обратного напряжения ЗС расширяется.

При данном условии 2L=L’’

Диффузионная ёмкость – может быть определена, как отношение изменения величины инжектированных зарядов к изменению напряжения на переходе.

I – I_пр через переход

t - время жизни неосновных носителей.

Полупроводниковые диоды