Зависимость ВАХ от температуры p-n переходов из Ge и Si — КиберПедия


Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Зависимость ВАХ от температуры p-n переходов из Ge и Si



На рис. 1.16 и 1.17 приведены характеристики p-n переходов из германия и кремния при различных температурах. Из-за снижения контактной разности потенциалов (рис. 1.15 ) при прямом включении происходит увеличение тока для обоих типов p-n переходов.

а) б)

Рис. 1.15 Зависимость контактной разности потенциалов от температуры а), потенциальная диаграмма p-n перехода при различной температуре.

 

При обратном включении ток растет за счет увеличения числа неосновных носителей. Для германиевого p-n перехода напряжение теплового пробоя снижается, так как для требуемой мощности при увеличении тока необходимо подать меньшее напряжение.

Рис. 1.16 Зависимость ВАХ от температуры для p-n перехода из германия

Для кремниевого p-n перехода обратный ток так же растет, но напряжение лавинного (электрического) пробоя возрастает из-за снижения подвижности неосновных носителей.

 

Рис. 1.17 Зависимость ВАХ от температуры для p-n перехода из кремния

 

1.3.6 Емкости p-n перехода

 

Изменение внешнего напряжения dU на p-n переходе приводит к изменению накопленного в нем заряда dQ. По­этому p-n переход ведет себя подобно конденсатору, ем­кость которого С = dQ/ dU.

В зависимости от физической природы изменяющегося заряда различают емкости барьерную (зарядную) и диф­фузионную.

Барьерная (зарядная) емкость определяется измене­нием нескомпенсированного заряда ионов при изменении ширины запирающего слоя под воздействием внешнего обратного напряжения. Поэтому идеальный электронно-дырочный переход можно рассматривать как плоский кон­денсатор, емкость которого определяется соотношением

, (1.41)

где П, d - соответственно площадь и толщина p-n перехода.

Из соотношений (1.41) и (1.31) следует

.

В общем случае зависимость зарядной емкости от при­ложенного к p-n переходу обратного напряжения выра­жается формулой

,

где C0 — емкость p-n перехода при UОБР = 0; g - коэффици­ент, зависящий от типа p-n перехода (для резких p-n переходов g = 1/2, а для плавных g = 1/3).

Барьерная емкость увеличивается с ростом NА и NД, а также с уменьшением обратного напряжения. Характер зависимости СБАР = f(UОБР) показан на рис. 1.18,а.

Рассмотрим диффузионную емкость. При увеличении внешнего напряжения, приложенного к p-n переходу в прямом направлении, растет концентрация инжектирован­ных носителей вблизи границ перехода, что приводит к изменению количества заря­да, обусловленного неосновны­ми носителями в p- и n-областях. Это можно рассмат­ривать как проявление неко­торой емкости. Поскольку она зависит от изменения диффузионной составляю­щей тока, ее называют диф­фузионной. Диффузионная емкость представляет собой отношение приращения инжекционного заряда dQинж к вызвавшему его изменению напряжения dUпр, т. е. . Воспользовавшись уравнением (1.30), можно опреде­лить заряд инжектированных носителей, например дырок в n-области:



.

 

а) б)

Рис. 1.18 Зависимость барьерной (а) и диффузионной (б) емкостей p-n перехода от напряжения.

 

.

Тогда диффузионная емкость, обусловленная изменением общего заряда неравновесных дырок в n-области, опреде­лится по формуле

.

Аналогично для диффузионной емкости, обусловленной инжекцией электронов в p-область,

.

Рис. 1.19 Эквивалентная схема p-n перехода.

 

Общая диффузионная емкость

.

Зависимость ёмкости от прямого напряжения на p-n переходе показана на рисунке 1.19, б.

Полная емкость p-n перехода определяется сум­мой зарядной и диффузи­онной емкостей:

.

При включении p-n перехода в прямом направ­лении преобладает диффу­зионная емкость, а при включении в обратном на­правлении - зарядная.

На рис. 1.15 приведена эквивалентная схема p-n перехода по переменному току. Схема содержит дифферен­циальное сопротивление p-n перехода rД, диффузионную емкость СДИФ, барьерную емкость СБАР и сопротивление объ­ема p- и n-областей r1. На основании уравнения (1.37) можно записать:

.

Если при прямом включении p-n перехода Uпр >> jт, то:

; .

При комнатной температуре ; (1.42)

(в соотношении (1.42) значение тока подставляется в ам­перах). Сопротивление утечки rУТ учитывает возможность прохождения тока по поверхности кристалла из-за несо­вершенства его структуры. При прямом включении p-n перехода СБАР << СДИФ, дифференциальное сопротивление rД ПР мало и соизмеримо с r1, поэтому эквивалентная схе­ма принимает вид, показанный на рис. 1.20, а.

а) б)

Рис. 1.20 Упрощенные эквивалентные схемы p-n перехода.

 

При обратном смещении rД ОБР >> r1, СБАР >> СДИФ и эк­вивалентная схема имеет вид, показанный на рис. 1.20, б.

 






Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...





© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.01 с.