Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Кав опрелелить коптакзиую ргыиосгь потеициалов иа р-и-переходе с помощью щсперимеитальпых вольт-фарадиых характеристик этого перехода? 1и. Почему э.<екгрический переход меикт двумя одииаковыми полупроводниками с одним типом злекгропроводиости, ио с разной копиек<рацией примесей, является омическим и иеиижектируюи1им пеосиовяые носители заряда и высоиоомную область? 11. Прп каких условиях электрический переход между металлом и полупроводником будет омическим? 12. Прп каких условиях электрический перекод между металлом и полупроволщ<ком будет выпрамляюа<им без иижекции иеосиовиых носителей заряда в полупроволипкэ 13.
В каном случае може~ происходить иакоялеиие яеосиовиых иосктеяей зарядя вблиз« эпического перехода между металлом и полупроводником? 14. Каковы правила построеиия энергетических диаграмм гетероперехолов? 15. Почему и ори каких условиях иа гетеропереходах может происходить выпрямлеиие беэ иижекиии иеосиовиых носителей заряда? 16. нечему иа гетеропереход< между двумя полупроводиикамя с одиим тгщоы элекгропроводиости может наблюдаться эффект выпрямлеиия? 17. Каким требованиям должны удовлетворять омические переходы? 18, Что такое скорость рекомбииации иа омическом переходе? 1У.
Что такое сопрогивлеиие омического перехода и как его определить эясперимептальпо? 26. Что такое коэффициеит выпрямлеиик и почему этот параметр применим только при иаличии слабого эффекта выпрямлепия? 21. Что такое коэффициеит пелииейиости ВАХ омического перехода? ГЛОВО Полупроводниковые диоды напряжение, при котором происходит повышение потенциального барьера в р-п-переходе, т. е. в обратном направлении для р-п-перехода, то экстракция иеосновных носителей заряда будет происходить в основном из базы диода. Таким образом, база диода может оказывать существенное влияние на характеристики и параметры диода. В зависимости от соотношения линейных размеров выпрямляющего электрического перехода и характеристической длины различают плоскостные и точечные диоды.
Характеристической длиной для диода является наименьшая по значению из двух величин, определяющая свойства и характеристики диода: диф- м м г ЕЗЛ. С1РУК1УРА Н ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕН1Ы Полупроводниковый диод — ато полупроводниковый прибор с одним выпримлиюшим алектрнчссвим переходом н двумя выводами, в нотором нспольауетси то илн иное свонство выпрямляюшего алектрнчесаого перехода. В качестве выпрямляющего электрического перехода в полупроводниковых диодах может быть электронно-дырочный переход, гетеропереход или выпрямляющий переход, образованный в результате контакта между металлом и полупроводником (переход Шатки).
В диоде с р-п-переходом или с гетеропереходом кроме выпрямляющего перехода должно быть два омических перехода, через которые р- и и-области диода соединены с выводами (рис. 3.!, а). В диоде с выпрямляюшим электрическим переходом в виде контакта между металлом и полупроводником всего один омический переход (рис. 3.!, б). Обычно полупроводниковые диоды имеют несимметричные р-и-переходы. Поэтому при полярности внешнего напряжения, при которой происходит понижение потенциального барьера в р-п-переходе, т. е. при прямом направлении для р-п-перехода, количества носителей заряда, инжектированнмх из сильнолегированной в слаболегированную область, значительно больше, чем количество носителей, проходящих в противоположном направлении. В соответствии с общим определением (см.
$ 2.2) область полупроводникового диода, в которую происходит инжекция неосновных для этой области носителей заряда, называют базой диода. Итак, в диоде базовой областью является слаболегированная область. Если к диоду с несимметричным р-и-переходом приложено 76 б) а) рис. ЗЛ. Структуры полупроводниковык диодов: и — с ампрямляюшим алектрнческим переходом а виде Л.п-пере кода; б .- с ампрямляюшнм алектрнческим переходом на контакте мемду металлом н полупроводником;  — вмпрямляюшне электрические переходы; и - неампрямляюшие, т е. омические. перекодм фузионная длина неосновных носителей заряда в базе или тол.
шина базы. Плоскостным называют диод, у которого линейные размеры, определяющие плошадь выпрямляющего электрического перехода, значительно больше характеристической длины. Точечным называют диод, у которого линейные размеры, определяющие плошадь выпрямляюшего электрического перехода, значительно меньше характеристической длины. В выпрямляюшем электрическом переходе и прилегающих к нему областях происходят разнообразные физические процессы, которые могут приводить к эффекту выпрямления, к нелинейному росту тока с увеличением напряжения, к лавинному размножению носителей заряда при ударной ионизации атомов полупроводника, к туниелнрованию носителей сквозь потенциальный барьер выпрямляющего электрического перехода как при обратном, так в определенных условиях и при прямом напряжении, к изменению барьерной емкости с изменением напряжения, к эффекту накопления и рассасывания неосновных носителей заряда в прилегающих к выпрямляющему переходу областях.
Все эти эффекты используют для создания различных видов полупроводниковых диодов: выпрямительных, смесительных, детекторных н переключательных, диодов с резким восстановлением обратного сопротивления, стабилнтронов, стабисторов, шумовых, лавинно-пролетных, туинельных и обращенных диодов, варикапов. 77 Некоторые из перечисленных эффектов являются нежелатель- ными и даже вредными в одних диодах, но в других диодах эти же эффекты могут служить основой принципа действия. Е З.г. ВОЛЬТ-АМПЕ ИАВ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИОДА ЛРИ ИИЖЕКЦИИ И ЗКСТРАКЦИИ ИОСИТЕЛЕЛ ЗАРВДА больше высота потенциального барьера (см.
$2.1). Следовательно, прямой ток через диод из материала с большей шириной запрещенной зоны будет меньше при том же прямом напряжении (рис. 3.3, б). С увеличением концентрации примесей в прилегающих к р-и-переходу областях будет увеличиваться высота потенциального барьера перехода (см. $2.1), а значит, будет меньше примой ток при том же прямом напряжении (рис.
3.3, в). Прямое включение диода При прямом напряжении на диоде внешнее напряжение частично компенсирует контактную разность потенциалов на р-и-переходе, так как внешнее электрическое поле прн прямом включении диода направлено противоположно диффузионному полю. Поэтому высота потенциального барьера перехода уменьшается пропорционально приложенному к диоду напряжению.
Пренебрегая падением напряжения иа базе диода, рассмотрим диод при малых прямых токах. С уменьшением высоты потенциального барьера увеличивается количество носителей заряда, которые могут преодолеть потенциальный барьер и перейтн в соседнюю область диода, где они окажутся ~ир неосновными носителями (см, рис, 2.1). Этот процесс, как было отмечено в $2.2, называют инжекцией неосновиых носителей заряда через р-л-переход. Так как высота потенциального барье- ра уменьшается пропорционально прилоаар 0 гу жениому напряжению, а носители заряда распределены по энергиям по экспонен— )лаг циальиому закону в соответствии со 1 статистикой Ферми — Дирака или Максов и велла — Больцмана, то прямая ветвь БАХ диода должна быть похожа на экспоненту (рис.
3.2). Рассмотрим влияние некоторых факторов на прямую ветвь вольт-ампериой характеристики диода. При увеличении температуры диода уменьшается высота потенциального барьера (см. $2.1) и изменяется распределение носителей заряда по энергиям (электроны, например, занимают более высокие энергетические уровни в зоне проводимости). Из-эа этих двух причин прямой ток через диод увеличивается с ростом температуры при неизменном прямом напряжении (рис. З.З, а). Если сравнить прямые ветви двух диодов, изготовленных из разных материалов, с разной шириной запрещенной зоны, то у диода из материала с большей шириной запрещенной зоны будет 78 Обратное включение диода При обратном включении диода внешнее электрическое поле и диффузионное поле в р-л-переходе совпадают по направлению, происходит экстракция неосновных носителей заряда из приле- лир уир 0 ()ир Е и„р (у ()ир а) й б) Рис.
3.3. Прямые вегви ВАХ диода при разных температурах (о), при разной шприце запрещенной зовы исходного материала (б) и при разиой иоицеитрации примесей в прилегающих н р-и-переходу областях (а) п а) Рис ЗЛ Эисграхция иеосиовиых иосителей из прилегающих и р-и-переходу областей при разных обратных иапряжеииях иа диоде гающих к переходу областей (см. $2.2 и рис. 2.1, е). Это приводит к уменьшению граничной концентрации неосновных носителей заряда около р-и-перехода н к появлению диффузии неосновных носителей к переходу — идет диффузионный ток не- основных носителей, возникающих в результате тепловой генерации в объеме л- и р-областей диода, а также на омических переходах За время жизни до р-л-перехода могут продиффундировать неосновные носители, возникшие в и- и р-областях на расстоя- иин, не превышающем соответствующей диффузионной длины (рис. 3.4, а, б).
Остальные неосновные носители, не успев дойти до перехода, рекомбинируют в объеме. Это справедливо для разных обратных напряжений на диоде, если толщины прилегающих к переходу областей превышают диффузионные длины неосновных носителей заряда. Поэтому обратный ток начиная с очень малых значений обратного напряжения не будет изменяться с изменением напряжения (см. Рис. 3.2). Этот неизменный с изменением напряжения обратный ток через диод называют током насыщения. Рассмотрев физические процессы в диоде при обратном напряжении, можно выразить плотность тока насыщения через»араметры полупроводникового материала. Для этого надо вспомнить общее соотношение для плотности тока при наличии носителей заряда двух типов: р' = д(рир+ по„), где ор и и„— скорости либо диффузии, либо дрейфа дырок и электронов. В диоде неосиовные носители заряда диффундируют к переходу, поэтому их скорости можно представить как диффузионные длины, деленные на соответствующие времена жизни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
