Лекции.Орг


Поиск:




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

 

 

 

 


ВАХ реального электронно-дырочного перехода




Прямая ветвь реального перехода

Некоторые осн. носители (e из n-области) вошедшие в обедненный слой не имеют достаточной энергии для преодоления пот. барьера. Они могут быть захвачены реком. ловушкой и рекомбинировать с дырками пришедшими из другой области.

При приложении Uпр пот. барьер понижается, что увеличивает концентрацию этих носителей в переходе, в результате рекомбинация усиливается. Вследствие такого движения возникает дополнительный прямой ток, называемый током рекомбинации.

Полный прямой ток складывается из тока инжекции и тока рекомбинации в реальном пр. ток больше чем в идеализированном. Отношение тока инжекции к рекомбинирующему току зависит от ширины запрещенной зоны. В п/п с шириной з.з (Si) инжекция затруднена, поэтому Iпр (при малых U) будет определяться током рекомбинации, а при увеличении напряжения ток инжекции превысит ток рекомбинации. В идеализированном переходе сопротивление базы = 0 в

реальных это сопротивление составляет 10… 100 Ом.

Определим Iв на котором expв линейную

Омический участок – большая часть ВАХ

При высоких уровнях инжекции наблюдается эффект модуляции Rб т.е. уменьшение сопротивления в 2 раза связанное с увеличением концентрации носителей в базе. -факторы неидеальности определяемые по реальным характеристикам.

Обратная ветвь ВАХ реального перехода

Генерация носителей в переходе

В реальных переходах происходит генерации eи дырок вследствие влияния температур. Возникновение eдвиж в n-область, дырки в p-область. Дрейфовое движение создает ток генерации. Число носителей в единице объема в единицу времени называется скоростью генерации где тау–время жизни в обедненном слое. если умножим на [S*l(U)] получим полное число носителей.

Следовательно Iобр реального перехода больше идеализированного

Igувеличивается при увеличении Uобр

 

Доля токов в полной генрации тем больше чем больше ширина з.з. и чем ниже температура. В Siпереходах Igявляется основным компонентом Iобр и при комнатной температуре.

При 100 С тепловой ток будет преобладать. В Geпереходах

Токи утечки

Реальный переход имеет участки выходящие на поверхность кристалла. На поверхности в след. поверхностных энергетических уровней, молекулярных и ионных пленок могут образоваться токопроводящие каналы по которым протекает ток утечки.

Iут может превысить Iо и Ig. Зависимость от температуры слабая. Для устранения Iут на микросхемах поверхность покрывают оксидной пленкой.

17. «Мы все умрем»(ты сам умрешь!!!)

Различают 3 вида пробоя р-n перехода при достаточно больших обратных напряжениях: туннельный, лавинный и тепловой. Первые два связаны с увеличением электрического поля в переходе, а третий – с увеличением рассеиваемой мощности и соответственно температуры.

В основе туннельного пробоя лежит туннельный эффект, т.е. «просачивание» электронов сквозь тонкий потенциальный барьер. Под высотой барьера понимается ширина запрещенной зоны з, а под его толщиной – расстояние d между противолежащими зонами.

В основе лавинного пробоя лежит «размножение» носителей в сильном электрическом поле, действующем в области перехода. Электрон и дырка, ускоренные полем на длине свободного пробега, могут разорвать одну из ковалентных связей нейтрального атома п/п. В результате рождается новая пара электрон – дырка и процесс повторяется уже с участием новых носителей. Обратный ток при этом возрастает. При достаточно большой напряженности поля, когда исходная пара носителей в среднем порождает более одной новый пары, ионизация приобретает лавинный характер.

Ход ВАХ в области «размножения» вплоть до пробоя описывается полуэмпирической формулой

Где М – коэффициент ударной ионизации

Одной из отличительных особенностей лавинного и туннельного пробоев яв-ся разный знак температурного коэффициента пробивного напряжения. Это объясняется тем, что напряжение туннельного пробоя находится в прямой зависимости от ширины з.з., поэтому уменьшение величины з с ростом температуры вызывает уменьшение Uz. Напряжение лавинного пробоя находится в обратной зависимости от подвижности, поэтому уменьшение величины µ с ростом температуры вызывает увеличение UM.

В основе теплового пробоя лежит саморазогрев перехода при протекании обратного тока. С ростом температуры обратные токи резко возрастают, и соответственно увеличивается мощность, рассеиваемая в переходе; это вызывает дополнительный рост температуры и т.д. Тепловой пробой может начаться лишь тогда, когда обратный ток уже приобрел достаточно большую величину в результате лавинного или туннельного пробоя.

Важной особенностью ВАХ яв-ся обратная зависимость м/у прямым напряжением и тепловым током: чем меньше тепловой ток, тем больше прямое напряжение и наоборот. Еще один факт, что прямое напряжение уменьшается с увеличением площади перехода

18. При воздействии на p-n-переход U высокой частоты проявляются инерц-е св-ва п-да: распр-е носителей при быстрых изменениях тока или напряжения требует опр. времени. Внешнее U изменяет ширину ЗЗ, высоту потенциального барьера, граничную концентрацию носителей (величину объемных q в п-де), следовательно, p-n-переход обладает емкостью. Для p-n-перехода характерны два состояния (прямо- и обратносмещенное), поэтому эту емкость можно условно разделить на две составляющие барьерную и диффузионную. Деление чисто условное, барьерная -обратносмещенный, диффузионная прямосмещенный.Барьерная емкость отражает перераспределение носителей в p-n-переходе, т.е. обусловлена нескомпенсир-м объемным q, сосредоточенным по обе стороны от границы перехода. Роль диэлектрика у барьерной емкости выполняет ЗЗ, практически лишенная носителей. Сбар зависит от площади перехода, от концентрации примеси, от U на переходе где S площадь p-n-п-да; диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала; Nd концентрация примеси; U напряжение на переходе.Особенностью барьерной емкости является то, что она изменяется при изменении U на п-де (рис.1); изменение C бар при изменении U может достигать десятикратной величины, то есть эта емкость нелинейна, и при увеличении обратного напряжения барьерная емкость уменьшается, так как возрастает толщина запирающего слоя (площадь p-n-перехода).C бар зависит отN прим: чем

Рис. 1

При прямом смещении происходит диф-я, к-я ув-ет заряд p в n-обл-ти и заряд е в р-обл-ти. С диф опр-ся зарядом неосн НЗ (р),накопленных в базе.

Диффузионная емкость отражает перераспределение носителей в базе Cдиф = dQ/dU, где Q – инжектир-й q.

 

где время жизни носителей; Lр диф-я длина.

Значение диффузионной емкости колеблется от сотен до тысяч пФ.

C диф также нелинейна и с ув Uпр. Образование этой емкости схематично можно представить следующим образом. Эмиттером будем считать p-область, а базой n-область. Носители из эмиттера инжектируются в базу. В базе вблизи перехода происходит скопление дырок  объемный положительный заряд, но в это время от источника прямого напряжения в n-область поступают электроны, и в этой облаcти, ближе к внешнему выводу, скапливается отрицательный объемный заряд. Таким образом, в n-области наблюдается образование двух разноименных зарядов "+Qдиф" и "Qдиф".

 

Диффузионная емкость является причиной инерционности полупроводниковых приборов при работе в диапазоне высоких частот и в режиме ключа, так как процесс накопления и особенно рассасывания объемного заряда требует затраты определенного времени.

 

При Uпр на p-n- п-де (обл1) откл-е реальной характеристики от идеальной связано с R слаболегир-й области базы (rБ'). Часть Uвнеш падает на объемном rБ', поэтому U на p-n-пер ум-ся до величины Upn=U-i rБ'.

При U обр обратный ток реального перехода больше, чем ток идеального, величина обратного тока зависит от обратного напряжения (обл 2). Причиной этого отличия является тепловая генерация в обл объемного заряда. Вследствие малой концентрации НЗ в p-n-переходе, скорость генерации пар НЗ в этой обл преобладает над скоростью рекомбинации; любая параНЗ, генерируемая в этой области, разделяется полем перехода, а следовательно, к тепловому току добавляется генерационная составляющая.

 

Важным параметром при этом будет время восстановления обратного сопротивления tвос  интервал времени от момента переключения до момента, когда обратный ток уменьшается до заданного уровня отсчета; при подаче на диод запирающего импульса ток не может мгновенно уменьшиться до нуля, так как в базе образовался объемный заряд и на его рассасывание требуется определенное время. Этим и объясняется выброс обратного тока в цепи диода.

 

распределение заряда в области ОПЗ





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-30; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 635 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Сложнее всего начать действовать, все остальное зависит только от упорства. © Амелия Эрхарт
==> читать все изречения...

2189 - | 2073 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.