Starea echilibrului termodinamic considerată mai sus poate fi încălcată prin aplicarea unei tensiuni în una sau alta polaritate la joncțiunea p-n cu o sursă externă. În acest scop, contactele ohmice se efectuează la capetele exterioare ale semiconductorilor printr-o tehnologie specială care împiedică formarea de joncțiuni suplimentare pn inutile în acest caz.
În primul rând, presupunem că contactele ohmice și regiunile semiconductoarelor din afara încărcării de volum au o valoare de rezistență neglijabilă în ceea ce privește rezistența regiunii de încărcare a volumului. În aceste condiții, indiferent de magnitudinea curenților care circulă prin circuit, câmpul Eq. create de o sursă externă, vor fi pe deplin concentrate
în interiorul joncțiunii p-n. În funcție de polaritatea conexiunii, acest câmp va fi fie scos, fie adăugat împreună cu câmpul de încărcare spațială. Dacă aplicăm o tensiune externă la joncțiunea p-n, în polaritatea arătată în figură, găurile din regiunea p vor fi trase la polul negativ al sursei, iar electronii regiunii n la polul pozitiv. În acest caz, straturile mai profunde de ioni de impurități sunt expuse în ambele semiconductori, prin urmare, încărcătura spațială și intensitatea câmpului electric creat de acesta cresc.
După cum se poate observa din diagrama de bandă, bariera potențială,
egal în echilibru La 0. crește cu valoarea tensiunii externe aplicate U, adică.
Această deplasare a joncțiunii p-n se numește invers. Evident, acest lucru duce la o scădere a componentei de difuzie a curentului prin joncțiunea p-n și la o creștere a curentului de derivație. Balanța actuală este perturbată și
În circuit, curentul de derivație al purtătoarelor de sarcină minoritare sau așa-numitul curent de derivație curge. curent invers I arr. Cu o creștere a tensiunii inverse de la 0 la aproximativ 0,1 V, curentul invers I obp = I diff - I dr va crește datorită reducerii componentei de difuzie. Pentru tensiuni mai mari de 0,1 V, putem presupune că am diff = 0 și numai componenta curentului de derivație va trece prin tranziție, ceea ce pentru o tranziție ideală nu depinde de tensiunea aplicată. Prin urmare, se numește adesea curentul de saturație al tranziției și este notat cu I 0. Valoarea lui I 0 este foarte mică. se datorează fluxului de transportatori minoritari a căror concentrație în semiconductori de înaltă calitate este neglijabilă.
Deplasarea directă a joncțiunii p-n.
Modificați polaritatea conexiunii sursei externe cu inversa, așa cum se arată în figură. În acest caz, încărcătoarele principale de încărcare vor fi trase în regiunea încărcătorului spațial, compensându-l parțial în funcție de tensiunea aplicată. Aceasta va duce la o scădere a încărcăturii spațiale în tranziție și, prin urmare, la o scădere a barierei potențiale, a cărei înălțime va fi egală cu
Prin urmare, un număr mai mare de operatori de încărcare principali,
care posedă suficientă energie, vor putea să depășească bariera potențială și să se mute în zona adiacentă. Curentul de difuzie va crește în comparație cu valoarea de echilibru, iar componenta de derivație nu se modifică, deoarece pentru transportatorii minoritari, domeniul taxelor spațiale este în continuare accelerat. Pe măsură ce tensiunea crește, curentul de difuzie crește și poate atinge valori foarte mari, deoarece se datorează curentului principalilor transportatori, a căror concentrare, cu un grad ridicat de dopaj, poate fi foarte mare. Se numește o astfel de schimbare a joncțiunii p-n
direct, iar curentul corespunzător este curentul direct al joncțiunii p-n.
Raportul dintre curentul direct și cel inversat poate ajunge la sute de mii - câteva milioane.
Acest lucru ne permite să vorbim despre conductivitatea unui singur perete a joncțiunii pn.
Lățimea joncțiunii p-n, atunci când este deplasată de o tensiune constantă, este determinată din expresia sa pentru valoarea de echilibru, prin substituirea în locul Valorile k0 # 966; k = K0-U.
De aici se vede că lățimea joncțiunii se îngustează la o prelungire U> 0 și se extinde cu un polarizare inversă U<0.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: