October 19 2017 19:02:08
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
характеристика pn перехода
ЭЛЕКТРОНИКА- курс лекций

Для математического описания внешней характеристики p–n перехода, т.е. зависимости i(u), используют выражение, называемое моделью Шокли img001, где I0 – обратный ток перехода, img002= 25,5 мВ – тепловой потенциал, вычисленный при температуре Т = 3000К с учетом постоянной Больцмана k = 1,38•10-23 Дж/0К и заряда электрона qe= 1,6×10-19 Кл.

Характеристика отражает вентильные свойства перехода, проявляющиеся в значи-тельно различающейся проводимости при прямом u > 0 и обратном u < 0 напряжениях. При u > T = 0,1 В прямую ветвь характеристики можно описать соотношением  img003, из которого следует выражение дифференциального сопротивления img004, зависящего от выбора рабочей точки на характеристике, т.е. тока I (например, значениям тока в пределах I = 1…25 мА соответствует изменение rd от 25 до 1 Ома). При u < 0 в соответствии с принятой моделью имеем i @ –I0 и обратную ветвь можно представить источником весьма малого тока, значения которого лежат в пределах 10 -7 ...10 -5 А, с почти нулевой проводимостью.

Существенное различие проводимости (p – n) перехода при прямом и обратном напряжении обусловило его применение в качестве выпрямительного диода (рис.1.1,в). В конструктивно завершенном полупроводниковом диоде выпрямляющий переход заключен в изолирующий корпус и снабжен металлическими выводами. Эквивалентная схема диода (рис.1.1,г) содержит нелинейное сопротивление и емкость перехода; сопротивление r, отражающее вклад сопротивлений областей полупроводника вне переходной области и сопротивлений выводов; сопротивление Rиз, учитывающее наличие токов утечки через изолирующий корпус.

При небольшом запирающем переход обратном напряжении диод можно представить плоским конденсатором, диэлектриком которого служит область перехода, а обкладками проводящие области (p, n). Использование емкостного эффекта полупроводниковой структуры служит основой создания нелинейного конденсатора, называемого варикапом (рис.1.14,а).


Рис.1.2. Варикап (а) и его характеристика (б); обратная ветвь ВАХ перехода (в); стабилитрон (г), ВА характеристики металл – полупроводник (д) и диод Шоттки (е).

Емкость плоского конденсатора img005, называемая барьерной, определяется площадью перехода s и зависит от напряжения (рис.1.2,б) вследствие вариации толщины запирающего слоя Δ(u) при изменении напряжения. При прямом напряжении переход характеризуется диффузионной емкостью img006, которая шунтирована малым сопротивлением rd.

При больших значениях обратного напряжения диода img007 весьма малое его повышение img008 вызывает резкое возрастание тока (рис.1.2,в), обусловленное явлением электрического пробоя. Неизменность напряжения при лавинном пробое позволяет изготовить на основе перехода стабилитрон (рис.1.2,г), используемый для стабилизации уровня напряжения.

Создание контакта металла с полупроводником приводит к перераспределению носителей зарядов в прилегающей области, т.е. образует электрический переход, который обладает различными характеристиками в зависимости от параметров полупроводника и типа металла.

Выбор металла, в качестве которого обычно используют алюминий или медь, и параметров полупроводника так, чтобы работа выхода его электронов была больше, приводит к переходу электронов в полупроводник и его обогащению основными носителями. При этом сопротивление переходной области полупроводника снижается, потенциальный барьер отсутствует, и вольтамперная характеристика (рис.1.2,д) имеет вид линейной зависимости с малым переходным сопротивлением. Такой контакт, называемый «омическим», применяют для подключения полупроводникового прибора к др. устройствам.

Если энергия выхода электронов металла больше энергии носителей заряда полу-проводника, то контакт имеет нелинейную внешнюю характеристику, на основе которой изготавливают диод Шоттки (рис.1.2,е). В полученном приборе с характеристикой как у p – n перехода с меньшим значением напряжения отпирания U*ш = 0,4 В напряжение управляет потоком основных носителей, что обуславливает высокую скорость переходных процессов и позволяет использовать его для создания быстродействующих переключателей.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.03 секунд 2,256,210 уникальных посетителей