Электронно-дырочный переход
Категория реферата: Рефераты по физике
Теги реферата: дитя рассказ, экономические рефераты
Добавил(а) на сайт: Ягешев.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 | Следующая страница реферата
Электронно-дырочный переход является основным структурным элементом большинства полупроводниковых приборов, его свойствами определяется принцип действия и функциональные возможности этих приборов.
Динамическое равновесие процессов диффузии и дрейфа в электронно- дырочном переходе.
Примем, что в рассматриваемой p-n-структуре концентрация дырок в дырочной области выше, чем в электронной(pp>pn), а концентрация электронов в электронной области выше, чем в дырочной(nn>np), на границе электронной и дырочной областей существует градиент концентрации носителей заряда, вызывающий диффузионный ток: дырок из p-области в n-область и электронов из n-области в p-область. Диффузионный перенос заряженных частиц сопровождается нарушением электрической нейтральности полупроводника в непосредственной близости от границы областей: в p-области вследствие ухода дырок возникает не скомпенсированный отрицательный заряд, а в n-области вследствие ухода электронов – положительный заряд. В результате дырочная область приобретает отрицательный потенциал относительно электронной области и в переходном слое создается электрическое поле, вызывающее дрейфовый ток.
Но при отсутствии внешнего поля результирующий ток в полупроводнике должен быть равен нулю, это условие динамического равновесия процессов в переходе. Следовательно, диффузионный ток в переходе, вызываемый градиентом концентрации носителей заряда, должен уравновешиваться встречным дрейфующим током, обусловленным напряженностью собственного электрического поля E в переходе:
[pic]
Таким образом, в электронно-дырочном переходе всегда существуют градиент концентрации заряда, вызывающий диффузию дырок и электронов, и обусловленный им градиент потенциала собственного электрического поля du/dx=-E, вызывающий встречные дрейфующие токи, уравновешивающие диффузионные токи:
[pic], [pic]
Наличие этих градиентов в p-n-переходе обуславливает существенное отличие его электрофизических свойств от свойств, прилегающих к нему p- и n- областей.
Энергетическая диаграмма электронно-дырочного перехода.
Энергетические диаграммы уединенных p- и n- областей полупроводника показаны на рисунке. В p- области уровень Ферми WFp смещен в сторону валентной зоны, а в n-области уровень Ферми WFn – в сторону зоны проводимости.
В p-n-структуре энергия уровня Ферми WF должна быть всюду одинакова:
WF = WFp = WFn, так как в любой точке тела он имеет одну и ту же вероятность заполнения его электроном, равную, по определению, Ѕ, а одной и той же вероятности заполнения уровней должна соответствовать одна и та же их энергия.
Поскольку расположение энергетических зон относительно уровня Ферми в каждой из областей (дырочной и электронной) фиксировано, из постоянства энергии уровня Ферми по всей p-n-структуре вытекает, что валентные зоны, а также зоны проводимости p- и n-областей должны быть смещены относительно друг друга на величину WFn - WFp .
Из условий динамического равновесия процессов диффузии и дрейфа носителей заряда в p-n-переходе следует, что разность минимальных энергий электронов проводимости в p- и n-областях p-n-структуры Wcn – Wcp должна быть равна [pic], так же как и разность энергий дырок, поэтому можно записать:
[pic]
Концентрация электронов в зоне проводимости n-области выше, чем в p- области, так как минимальная их энергия здесь ниже (на величину [pic]), чем в зоне проводимости p-области. Аналогично, концентрация дырок в валентной зоне p-области выше, чем в валентной зоне n-области.
Непосредственно в области перехода энергетические уровни, как в зоне проводимости, так и в валентной зоне расположены наклонно, что свидетельствует о наличии градиента потенциала, а, следовательно, и электрического поля, которое выталкивает подвижные носители заряда из перехода. По этой причине концентрация электронов и дырок в переходе очень низка.
Полупроводниковый диод.
Устройство диода.
Полупроводниковым диодом называется двух электродный прибор, основу которого составляет p-n-структура, состоящая из областей p-типа и n-типа, разделенных электронно-дырочным переходом (рис.). Одна из областей p-n- структуры, называемая эмиттером, имеет большую концентрацию основных носителей заряда *, чем другая область, называемая базой.
База эмиттер с помощью электродов (Э), образующих омические переходы, соединяются с выводами (В), посредством которых диод включается в электрическую цепь.
Основным структурным элементом полупроводникого диода, определяющим его функциональные свойства, является p-n-переход – тонкий промежуточный слой между p- и n-областями.
Статические вольтамперные характеристики диода.
Статическая вольтамперная характеристика полупроводникового диода показана на рис. Здесь же пунктиром нанесена теоретическая вольтамперная характеристика электронно-дырочного перехода. Для наглядности обратная ветвь характеристики изображена в более крупном масштабе по току и в более мелком – по напряжению по сравнению с прямой ветвью.
В области малых токов реальная и теоретическая характеристики совпадают. Но при больших прямых токах, а также при высоких обратных напряжениях характеристики расходятся, что является следствием ряда причин, не учтенных при теоретическом анализе процессов в электронно-дырочном переходе.
Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: медицинские рефераты, реферат экономическое развитие.
Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 | Следующая страница реферата