Лекции.Орг


Поиск:




Емкость при прямом смещении




Ширина и барьерная емкость электронно-дырочного перехода

 

Емкость при обратном смещении

 

Если к п/п прикладывается внешняя разность потенциалов Uвнеш, то в зависимости величины приложенного поля к обратно смещенному p-n переходу происходит уменьшение или увеличение объемных зарядов у его границ обусловленных неподвижными ионами доноров и акцепторов (рис. 5.1).

 

!! Барьерную емкость образуют ионы доноров и акцепторов

 

Рис. 5.1 Образование пространственного заряда при обратно смещенном p-n переходе

 

Обратно смещенный плоский p-n переход, ведет себя подобно электрической емкости. Эта емкость, называемая барьерной емкостью, и определяется, как емкость обычного плоского конденсатора.

 

Заряды, обусловли­вающие барьерную емкость Cб, сосредоточены в двух тонких слоях плоского p-n перехода, расположенных на расстоянии D один от другого, что очень напоминает поверхностные заряды на металлических обкладках конденсатора.

 

С = eoe S/D (5.1)

 

где eo = 8,85.10-12ф/м - абсолютная диэлектрическая проницаемость;

e - относительная диэлектрическая проницаемость;

S - площадь перехода.

 

Величина барьерной емкости

 

Cбар = dQ/dU (5.2)

 

где dQ – изменение заряда;

dU – изменение разности потенциалов на нем.

Разность потенциалов на переходе

 

U = (fk + Uвнеш) (5.3)

 

Заряды на “обкладках“ (рис. 5.1) p-n перехода (на единичной площади перехода, S=1)

 

Q+ = qNд(xo - x”)

Q- = qNа(x’- xo) (5.4)

 

Решая систему 5.4 относительно D с учетом 5.2, 5,3 и V=fk, получим оценочную величину ширины p-n перехода в равновесном состоянии

 

D = ((e eofk /q)(1/Na+1/Nд))0.5 (5.5)

можно показать, что в неравновесном состоянии и обратно смещенном p-n переходе

 

D = k1 /(fk + Uвнеш)0.5 (5.6)

 

Барьерная емкость с учетом 5.1 и 5.6

 

Сбар = eoe S/D = k2 /(fk + Uвнеш)0.5 (5.7)

 

k1, k2 коэффициенты

Емкость при прямом смещении

 

Диффузионная ёмкость связана с процессами накопления и рассасывания неравновесного заряда и характеризует инерционность движения неравновесных зарядов.

При прямом включении p-n перехода носители диффундируют через переход и накапливаются в соседней области.

 

Количество инжектированного в соседнюю область носителей заряда зависит от величины приложенного к p-n переходу напряжения U, т.е. изменение инжектированного заряда при изменении приложенного напряжения может характеризоваться емкостью, которую принято называть диффузионной.

 

Cдифф=dQ/dU (5.8)

 

где Q - инжектированный заряд.

 

Будем считать, что p-n переход несимметричный и концентрация дырок в p области значительно больше концентрации электронов в n области.

 

Тогда заряд дырок, инжектированных в n-область

 

Q = qS∫Dp(x)dx = f(U) (5.9)

Dp(x) плотность распределения носителей заряда (инжектированных дырок) в n-области

Можно показать, используя 5.8 и 5.9

 

Cдифф=dQ/du = k3 Jp t эфф exp(U/f T) / f T (5.10)

k3 ~0.5-1

tэфф - эффективное время жизни неосновных носителей.

Jp – плотность дырочного тока

 

Таким образом, как видно из (5.10), диффузионная емкость зависит от величины прямого тока через p-n переход и времени жизни носителей заряда, которое определяет глубину их проникновения в соседнюю область.

Чем больше время жизни инжектированных носителей заряда, тем на большую глубину они проникают и тем больше величина инжектированного заряда.

 

!! Диффузионную емкость образуют неосновные носители заряда.

 

Рис. 5.2 Барьерная и диффузионная емкости перехода

 

Общая емкость перехода равна сумме барьерной и диффузионной емкостям.

 

С= Сбар+ Cдифф (5.11)

 

 

ВАХ р-n перехода

 

Односторонняя проводимость p-n перехода наглядно иллюстрируется его ВАХ, показывающей зависимость тока через p-n переход от величины и поляр­ности приложенного напряжения.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-30; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 456 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Начинайте делать все, что вы можете сделать – и даже то, о чем можете хотя бы мечтать. В смелости гений, сила и магия. © Иоганн Вольфганг Гете
==> читать все изречения...

812 - | 737 -


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

Ген: 0.012 с.