Лекции.Орг
 

Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника


Токи в p-n переходе в равновесном состоянии



Токи в полупроводниках, как известно, определяются направленным движением носителей заряда. Направленное движение носителей заряда имеет две разновидности: диффузионное направленное движение носителей заряда и дрейфовое направленное движение носителей заряда. Первое направленное движение носителей заряда – диффузия - вызывается неравномерной концентрацией носителей заряда в полупроводнике, а второе – дрейф - происходит под действием электрического поля. В p-n переходе присутствуют обе составляющих направленного движения носителей заряда, и ток в p-n переходе содержит две составляющих: диффузионная составляющая тока p-n перехода; дрейфовая составляющая тока p-n перехода.

Ток диффузии обусловлен переходом основных носителей заряда через p-n переход из-за их градиента концентрации (за счет тепловой энергии). Переход основных носителей заряда происходит в тормозящем электрическом поле p-n перехода. Плотность диффузионного тока подчиняется закону Фика:

,

где iD - плотность диффузионного тока p-n перехода; iDp – дырочная составляющая плотности тока диффузии; iDn - электронная составляющая плотности тока диффузии; Dp, Dn - коэффициенты диффузии дырок и электронов; dp/dx, dn/dx - градиенты концентрации дырок и электронов. Знак минус показывает, что диффузионный ток протекает в сторону уменьшения градиента концентрации.

Учтем, что рассматриваемый p-n переход является несимметричным, то есть Nа>>NД, а значит, и pp>>nn ; из этого следует, что iDp>> iDn.

Дрейфовая составляющая тока обусловлена переносом через p-n переход неосновных носителей заряда под действием ускоряющего для нихэлектрического поля p-n перехода напряженностью Eк. Плотность дрейфового тока iE определяется:

или

,

где iEp - дырочная составляющая плотности дрейфового тока;
iEn – электронная составляющая плотности дрейфового тока;

mp, mn - подвижности дырок и электронов; pn - концентрация дырок в полупроводнике n-типа, являющихся там неосновными носителями заряда; np - концентрация электронов в полупроводнике p-типа, являющихся там также неосновными носителями заряда.

Исходя из первоначального предположения, что Nа>>NД, и закона действующих масс, можно сделать вывод, что pn>>np, поэтому iEp>>iEn.

Непременным условием равновесного состояния p-n перехода является равенство нулю суммарного тока через p-n переход. Направления токов в p-n переходе в равновесном состоянии иллюстрируются рис.3.

 
 

Рис.3

 

Ток в p-n переходе в основном определяется дырочной составляющей тока диффузии полупроводника p-типа и дырочной составляющей дрейфового тока полупроводника n-типа. Поэтому для плотности тока через p-n переход следует записать условие равновесного состояния p-n перехода в виде

, иначе:

или приближенно , так как iDp>>iDn, iEp>>iEn.

 

 





Дата добавления: 2015-05-08; просмотров: 161 | Нарушение авторских прав


© 2015-2017 lektsii.org.

Ген: 0.006 с.