P-n-joncțiunea este părtinitoare în direcția înainte
în cazul în care este însoțit de o tensiune de U, plus la regiunea de tip n și un minus - în regiune, este aproape complet de stres va cădea pe joncțiunea, rezistența, care este de multe ori zona de rezistență mai mare. În joncțiune apare un câmp electric extern suplimentar, care scade câmpul intern. Bariera potențială scade și devine egală. În consecință, lățimea tranziției scade (figura 2.8, a, b) și rezistența acesteia.
Un curent electric va curge în lanț. Cu toate acestea, atâta timp cât tranziția consumată de sarcină are o rezistență ridicată, iar curentul are o valoare mică. Aceasta se datorează mișcării suplimentare de difuzie a suporturilor de încărcare, a căror deplasare a devenit posibilă în legătură cu reducerea barieră potențială.
Atunci când grosimea de tranziție tinde la zero și cu o creștere suplimentară a tensiunii U, tranziția ca regiune epuizată de purtătorii de sarcină dispare cu totul. Ca rezultat al compensării prin tensiunea externă a barierului potențial, electronii și găurile, care sunt principalele purtători de sarcină din regiunile, încep să difuzeze liber într-o regiune cu un tip de conductivitate electrică opus. În consecință, este încălcat balanța curenților de difuzie și de derivație care au existat în starea de echilibru și, ca urmare a reducerii barierului potențial, difuzia principalelor încărcătoare de sarcină crește. Un curent va curge prin intersecția, care se numește curent direct.
Introducere ( „pompare“) a purtătorilor de sarcină printr-o joncțiune pn într-o regiune din materiale semiconductoare în cazul în care acestea sunt purtători minoritari prin reducerea bariera de potențial se numește injecție.
Fig. 2.8. Structura unei direcții orientate înainte (a): distribuția potențială în tranziție
Dacă joncțiunea este asimetrică și concentrația de găuri în regiune de tip n este de multe ori mai mare decât concentrația de electroni în regiunea de tip n, fluxul de difuzie al găurilor va fi de multe ori fluxul corespunzător de electroni, iar acestea din urmă pot fi neglijate. În acest caz, are loc o injecție pe o parte a încărcătoarelor de încărcare.
Într-o juncțiune asimetrică p-n, concentrațiile principalilor purtători diferă cu mai multe ordini de mărime (103-104). Prin urmare, concentrația purtătorilor minorității injectate este mult mai mare în stratul de rezistivitate înaltă decât în stratul de rezistență scăzută, adică injecția are o natură unilaterală. Suporturile de încărcare non-bazice sunt injectate în principal din stratul de rezistență redusă în stratul de rezistență înaltă.
Un strat de injectare cu o rezistivitate relativ mică este numit emițător; Un strat în care nu sunt transportate purtătorii, care sunt principalii purtători pentru acesta, - baza.
Ca urmare a injectării în domenii -i, la limitele de tranziție vor apărea purtători de sarcină suplimentari, care nu sunt de bază pentru regiunea dată. În apropierea tranziției, concentrațiile găurilor din regiune și electronii din regiune diferă de echilibru:
Rezultă din (2.16) că concentrația transportatorilor minoritari la interfața joncțiunii crește în mod exponențial, în funcție de tensiunea aplicată.
Transportatorii suplimentari de taxă minoritară sunt despăgubiți pentru timp de către principalii transportatori de taxe, care provin din volumul semiconductorului. Ca rezultat, o taxă creată de principalii operatori de taxă apare pe limita de tranziție și condiția este satisfăcută.
Electroneutralitatea semiconductorului este restabilită. O astfel de redistribuire a principalilor purtători de sarcină conduce la apariția unui curent electric în circuitul extern, deoarece în loc de recombinarea care a lăsat și dispărut se introduc purtători de încărcătură.
Purtătorii minoritari blocați la interfața datorită joncțiunii de injectare, sunt deplasate în regiune cu tipul de conductivitate opusă. Motivul pentru aceasta este difuzarea și deviația. Dacă intensitatea câmpului electric din semiconductor este mică, motivul principal al mișcării este gradientul de concentrație. Sub influența sa purtătorilor minoritari (în acest caz - găuri) se deplasează în interiorul semiconductoare și principalele (electronii) către suprafața unei injecții, în cazul în care există o recombinare intensă.
În difuzia purtătorilor de sarcină minoritară în semiconductor, concentrația lor scade continuu datorită recombinărilor. Dacă dimensiunile regiunilor u depășesc lungimile de difuzie (un semiconductor masiv), atunci concentrațiile transportatorului minoritar la o distanță de tranziție sunt determinate din expresii
aici este distanța de la punctul în care concentrația în exces este egală cu sau
Astfel, dacă într-un semiconductor în vrac, la un moment dat, concentrația purtătorilor de sarcină minoritară este egală, atunci la o distanță în adâncimea semiconductorului scade.
La o distanță, concentrația purtătorilor de taxă minoritară tinde să. În consecință, în apropierea joncțiunii, curentul din sistem se datorează în principal mișcării de difuzie a suporturilor de încărcare injectate. Departe de joncțiunea în cazul în care componenta de curent de difuzie tinde la zero, acesta din urmă are caracterul unui derivă și principalele purtătorilor de sarcină se deplaseze într-un câmp electric creat de o tensiune externă la nivelul regiunilor de site-ul și tipul cu rezistență ohmică. În cazul în care grosimea domeniilor sunt suficient de mici, astfel încât starea se poate presupune că concentrația de purtători de sarcină minoritari în termen de semiconductoare variază ca aproape liniar:
La starea de echilibru în exces purtătorilor minoritari acumulate în regiune cu tipul de conductivitate opusă, transporta o sarcină Q, care este proporțională cu valoarea concentrației, și, prin urmare, curentul prin sistem și constanta de timp a duratei de transport minoritar. Prin urmare, orice modificare a curentului este însoțită de o modificare a sarcinii acumulate pe ambele părți ale joncțiunii. În cazul unei injecții unilaterale, încărcătura se acumulează în principal într-o bază cu rezistivitate ridicată.
În starea de echilibru, un curent trece prin joncțiune, care are două componente. Una se datorează difuzării principalilor purtători de încărcătură în regiune în care acestea nu sunt de bază, cealaltă este derivarea purtătorilor de sarcină minoritară de origine termică. Atunci când se aplică la o tensiune înainte, acest echilibru este încălcat.
Curentul de difuzie al purtătorilor principali de încărcare prin scăderea barieră potențială crește cu un factor și este funcție de tensiunea aplicată:
- un curent care curge într-o direcție printr-o tranziție într-o stare de echilibru).
O altă componentă a curentului când se aplică o tensiune externă rămâne practic neschimbată. Acest lucru se datorează faptului că electronii și găurile care creează un curent generat în apropierea joncțiunii la o distanță mai mică decât lungimea de difuzie L. Aceste taxe, care sunt produse la o distanță mare, recombinate mai ales înainte de a ajunge de tranziție. Schimbarea lățimii de tranziție pentru transportatorii de sarcină de această origine nu joacă un rol important. Ambele au fost generate în grosimea determinată de lungimea de difuzie și vor fi generate. Prin urmare, curent cauzate de mișcarea purtătorilor de sarcină, vor rămâne neschimbate, adică. E. Cum ar fi într-o stare de echilibru, în care era egal Goku și îndreptat spre ea. În consecință, curentul rezultat prin aplicarea tensiunii directe
Aceasta este ecuația tranziției idealizate, pe baza căreia se determină caracteristicile curentului de tensiune ale dispozitivelor semiconductoare. Curentul se numește curentul de saturație termică sau inversă. Valorile sale pentru un semiconductor cu anumite concentrații de impurități depind doar de temperatura celor din urmă și nu depind de tensiunea aplicată. Schimbarea lățimii și distribuția potențialelor în vecinătate sunt prezentate în Fig. 2.8, a, 6.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: