Движение - неосновной носитель - заряд
Cтраница 4
При низком уровне инжекции геКЛ Б, поле мало и дрейфовым током электронов в базе можно пренебречь. При высоком уровне инжекции rt3 / Vg, максимальное значение поля в большей части базы стабилизируется на уровне фт / t и дрейфовый ток электронов становится равным диффузионному. Это связано с тем, что электрическое поле в базе, уравновешивая диффузию основных носителей заряда - - дырок, в то же время ускоряет движение неосновных носителей заряда - электронов - от эмиттера к коллектору. [46]
Под действием внешнего напряжения основные носители заряда в обоих полупроводниках удаляются от границы, запирающий слой становится толще и его сопротивление возрастает. Такое включение батареи называется обратным или запорным. При таком включении ток, образуемый основными носителями заряда, резко уменьшается. Ток во внешней цепи определяется движением неосновных носителей заряда. [47]
 |
Электронно-дырочный переход. [48] |
Под действием внешнего напряжения основные носители заряда в обоих полупроводниках удаляются от границы, запирающий слой становится толще и его сопротивление возрастает. Такое включение батареи называется обратным, или запорным. При таком включении ток, образуемый основными носителями заряда, резко уменьшается. Ток во внешней цепи определяется движением неосновных носителей заряда. [49]
Под действием внешнего напряжения основные носители заряда в обоих полупроводниках удаляются от границы, запирающий слой становится толще и его сопротивление возрастает. Такое включение батареи называется обратным или запорным. При таком включении ток, образуемый основными носителями заряда, резко уменьшается. Ток во внешней цепи определяется движением неосновных носителей заряда. [50]
Как видно, эта характеристика является существенно нелинейной. На участке 2 ЕваЕзал, запирающий слой отсутствует, ток определяется только сопротивлением полупроводника. На участке 3 запирающий слой препятствует движению основных носителей, небольшой ток определяется движением неосновных носителей заряда. Излом вольт-амперной характеристики в начале координат обусловлен различными масштабами тока и напряжения при прямом и обратном направлениях напряжения, приложенного к p - n - переходу. И наконец, на участке 4 происходит пробой р-п-пе-рехода и обратный ток быстро возрастает. Это связано с тем, что при движении через p - n - переход под действием электрического поля неосновные носители заряда приобретают энергию, достаточную для ударной ионизации атомов полупроводника. В переходе начинается лавинообразное размножение носителей заряда - электронов и дырок - что приводит к резкому увеличению обратного тока через p - n - переход при почти неизменном обратном напряжении. Этот вид электрического пробоя называют лавинным. Обычно он развивается в относительно широких p - n - переходах, которые образуются в слаболегированных полупроводниках. [51]
 |
Электронно-дырочный переход во внешнем электрическом поле. [52] |
Расширению запирающего слоя препятствуют неподвижные ионы донорных и акцепторных примесей, которые образуют на границе полупроводников двойной электрический слой. Возникшая разность потенциалов создает в запирающем слое электрическое поле, препятствующее как переходу электронов из полупроводника п-типа в полупроводник р-типа, так и переходу дырок в полупроводник n - типа. В то же время электроны могут свободно двигаться из полупроводника р-типа в полупроводник n - типа, точно так же как дырки из полупроводника n - типа в полупроводник р-типа. Таким образом, контактная разность потенциалов препятствует движению основных носителей заряда и не препятствует движению неосновных носителей заряда. Однако при движении через p - n - переход неосновных носителей ( так называемый дрейфовый ток / др) происходит снижение контактной разности потенциалов фк, что позволяет некоторой части основных носителей, обладающих достаточной энергией, преодолеть потенциальный барьер, обусловленный контактной разностью потенциалов фк. [53]
В этом случае также возникает запирающий слой, лежащий в р-полупроводнике. Электроны, переходя из металла в р-полупроводник, заряжают его отрицательно. Образующееся контактное поле препятствует дальнейшему переходу электронов и вытесняет из запирающего слоя дырки. Этот переход также обладает униполярными свойствами, так как при подключении прямого напряжения увеличивается поток электронов из металла, а при подключении обратного напряжения течет лишь ток, обязанный движению неосновных носителей заряда - электронов из р-полупроводника в металл. Плотность этого тока невелика. [54]
Отсюда следует, что сопротивление полупроводника, имеющего объемные поля и объемные заряды, измеренное при двух противоположных направлениях тока, будет различным. Наиболее отчетливо это проявляется при прохождении тока через р-д-переход. Предположим, что внешнее поле направлено против контактного поля Ек, для этого оно должно быть направлено от р-области к n - области. Внешнее электрическое поле уменьшает высоту потенциального барьера UK, в результате чего поток электронов из - области ( и дырок из р-области) возрастает почти по экспоненциальному закону в соответствии с функцией распределения Больцмана При противоположной полярности напряжения внешнее электрическое поле увеличивает высоту потенциального барьера, основные носители заряда оттягиваются из области перехода, что приводит к увеличению толщины области объемного заряда. Ток через переход создается только в результате движения неосновных носителей заряда, концентрация которых мала, поэтому и ток, называемый обратным, мал. [55]
Величина этого тока находится в зависимости от приложенного напряжения. При подключении источника тока к диоду в обратном направлении ( рис. 3.46) свободные электроны перемещаются от перехода к положительному полюсу батареи, а дырки - к отрицательному. Потенциальный барьер при этом увеличится, а свободный обмен электронов и дырок затруд нится. Через переход пройдет лишь небольшой обратный ток, обусловленный движением неосновных носителей зарядов в полупроводнике. [56]
На рис. 4.22 показана полная вольт-амперная характеристика открытого и закрытого р-п-переходов. Как видно, эта характеристика является существенно нелинейной. На участке 2 внешнее электрическое поле больше внут-i реннего, запирающий слой отсутствует, ток определяется только сопротивлением полупроводника. На участке 3 запирающий слой препятствует движению основных носителей, небольшой ток определяется движением неосновных носителей заряда. Излом вольт-амперной характеристики в начале координат обусловлен различными масштабами координатных осей при прямом и обратном напряжении, приложенном к р-и-переходу. И наконец, на участке 4 происходит пробой р-и-перехода и обратный ток быстро возрастает. Это связано с тем, что при движении через р-и-пере-ход под действием электрического поля неосновные носители, заряда приобретают энергию, достаточную для ударной ионизации атомов полупроводника. [57]
Наиболее существенное значение имеют два фактора: величина электрических полей и расстояние, на которое они распространяются. Ширина областей R и Л определяется поверхностной концентрацией и коэффициентами диффузии примесей. Количественный расчет показывает, что если область R составляет не более 30 - 40 % от всей ширины базовой области, то в результате электрическое поле будет ускорять движение неосновных носителей заряда и уменьшать время пролета. [58]
 |
Возникновение потенциального барьера для основных носителей заряда в области р-я-пере-хода. [59] |
Как мы видели в § 66, одновременно с этим изменяется и концентрация основных носителей заряда и, следовательно, сопротивление. Таким образом, сопротивмние участка цепи зависит не только от величины тока, но и от его направления. Отсюда следует, что сопротивление полупроводника, имеющего объемные поля и объемные заряды, измеренное при двух противоположных направлениях тока, будет различным. Наиболее отчетливо это проявляется при прохождении тока через p - n - переход. Предположим, что внешнее поле направлено против контактного поля Ек, для этого оно должно быть направлено от р-области к n - области. Внешнее электрическое поле уменьшает высоту потенциального барьера t / K, в результате чего поток электронов из n - области ( и дырок из р-области) возрастает почти по экспоненциальному закону в соответствии с функцией распределения Больцмана. При противоположной полярности напряжения внешнее электрическое поле увеличивает высоту потенциального барьера, основные носители заряда оттягиваются из области перехода, что приводит к увеличению толщины области объемного заряда. Ток через переход создается только в результате движения неосновных носителей заряда, концентрация которых мала, поэтому и ток, называемый обратным, мал. [60]
Страницы: 1 2 3 4