Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Генерация и рекомбинация носителей в ОПЗ р-n-переходов

Читайте также:
  1. Возрастная макулярная дегенерация
  2. Генерация кода
  3. Гистогенез и регенерация мышечной ткани
  4. Граничная концентрация неосновных носителей в базе
  5. Железы, принципы классификации, источники развития. Секреторный цикл, его фазы и их цитофизиологическая характеристика. Типы секреции. Регенерация желез.
  6. Зубы, основные стадии развития, строение. Регенерация тканей зуба. Возрастные изменения.
  7. Какой подход трактует происхождение сознания таким образом: «…сознание существует само по себе, независимо от его материальных носителей»?
  8. Кожа. Ее структурные компоненты и функциональное значение. Источники развития. Рецепторный аппарат. Физиологическая регенерация кожи. Производные кожи (железы, волосы, ногти).
  9. Кожа. Источники развития, строение, функции, регенерация.

Обедненные области реальных р-n-переходов не могут быть бесконечно тонкими, а следовательно, необходимо учитывать результаты некоторых физических эффектов, которые могут происходить в ОПЗ при подаче на р-n-переход прямого или обратного напряжений.

При обратном смещении р-n-перехода суммарное электрическое поле в ОПЗ увеличивается и равновесие между процессами генерации и рекомбинации нарушается в пользу генерации носителей заряда. Генерация носителей заряда происходит через ловушки, имеющие энергетические уровни вблизи середины запрещенной зоны. Если тепловое возбуждение приведет к забросу электрона из валентной зоны на уровень ловушки, то дырка, возникшая в валентной зоне, перено­сится электрическим полем ОПЗ в р-облаcть. Электрон, локализованный на ловушке, вернуться в валентную зону не может, так как там нет дырок, с которыми он может рекомбинировать. Поэтому возникает вероятность теплового возбуждения электрона в зону проводимости ОПЗ, откуда он переносится в n-область (рис.1.9).

Рисунок 1.9 – Генерация носителей в ОПЗ р-n-перехода

В результате генерации пар носителей заряда образуется обратный ток генерации в ОПЗ р-n-перехода IG. Этот ток пропор­ционален объему ОПЗ (A×xd) и скорости генерации в нем носителей

(1.41)

где t0= 1/NtsUдиф — время жизни, связанное с рекомбинацией избыточных носителей в области, где концентрация центров реком­бинации равна Nt/(Et» Ei); аs — поперечное сечение захвата дырок и электронов (полагаем sn»sp»s); Uдиф — скорость диффузии

IG = Axdqni/2t0 (1.42)

На рис.1.5 и рис.1.9 видно, что ток генерации совпадает по направлению с током насыщения, следовательно, суммарный ток реального р-n-перехода

Iобр = Is + IG + Iут (1.43)

где Iут — ток утечки р-n-перехода, величина которого определя­ется опытным путем, и в дальнейших рассуждениях он не рассма­тривается.

Предположим, что в р-n-переходе Isp>> Isn и Is» Isp, тогда

Is» Aqni2Lp/Ndtp (1.44)

Считая, что t0»tр, запишем отношение тока генера­ции к току насыщения

. (1.45)

Следовательно:

– с увеличением ширины запрещенной зоны Eg в обратном токе р-n-перехода преобладает ток генерации (в кремниевых р-n-переходах, в отличие от германиевых IG>> Is);



– если величина IG преобладает в обратном токе р-n-перехода, то c возрастанием обратного напряжения обратный ток не имеет насыщения, т.к. при увеличении Uoбp ток генерации в ОПЗ растет так же, как и ширина ОПЗ,

, (1.46)

где n = 1/2 для резкого р-n-перехода и n = 1/3 для перехода с линейным распределением примеси;

– с ростом температуры значительно медленнее возрастает обратный ток р-n-перехода, в котором основной составляющей является ток генерации.

При прямом смещении баланс между процессами генерации и рекомбинации склоняется в сторону рекомбинации.

Если воспользоваться теорией Шокли-Холла-Рида, для простоты взять случай равных поперечных сечений захвата для дырок и элект­ронов и рассмотреть этот случай в ОПЗ при напряжении смещения, то легко показать, что скорость рекомбинации максимальна, когда

и ток рекомбинации может быть выражен как

. (1.47)

Таким образом, в отличие от тока инжекции ток, возникающий в результате рекомбинации в ОПЗ, изменяется с приложением напряжения как exp(qU/2kT). Эта экспоненциальная зависимость мо­жет наблюдаться в реальных диодах при малых плотностях тока.



Запишем отношение тока идеального диода IИН (учитывающего только ток инжекции в результате диффузии) к току рекомбинации IR

. (1.48)

Таким образом, ток рекомбинации в OПЗ становится менее значительным по отношению к току идеального диода по мере увеличения смещения. Кроме того, чем меньше содержание дефектов, тем больше значение диффузионной длины и тем больше отношение (1.48).

При типичных значениях L, xd и N рекомбинационный ток в кремниевых диодах необходимо учитывать для значений U £ 0.35 В.

Таким образом, в отличие от идеального диода в реальном диоде полный ток, протекающий через р-n-переход, будет равен сумме токов инжекции и рекомбинации Iпр = Iин + IR


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 43; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
P-n переход с тонкой базой | Диффузионная емкость
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2019 год. (0.009 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты