ПРОХОЖДЕНИЕ ТОКА ЧЕРЕЗ ге-р-ПЕРЕХОД

При «соприкосновении» полупроводников п- и р-типа происходит перераспределение заряда, приводящее к возникновению контактной разности потенциалов, после чего ток прекращается. Положение меняется, если приложить к концам полупроводников внешнюю разность потенциалов. Включенный таким образом полупроводник называется полупроводниковым диодом. На рис. 4.8 изображено положение энергии Ферми и границ зон: а — до подключения внешнего источника, б, в — после его подключения. Следует обратить внимание на то, что на диаграммах энергетических зон потенциальная энергия электронов возрастает снизу вверх, а электрический потенциал — сверху вниз.

Рис. 4.8

Положение зон и включение полупроводника с п-р-переходом в цепь постоянного тока

Найдем ток, создаваемый электронами, пересекающими п-р-переход. Для электронов, подходящих к переходу справа (неосновные носители), от включения внешней ЭДС ничего не меняется. Все электроны, доходящие до перехода, беспрепятственно его пересекает. Обозначим их ток через /. Теперь обратимся к основным носителям — к электронам, подходящим слева. Потенциальный барьер для них изменился (уменьшился или увеличился). Если раньше его величина была равна Е,р ~ 4п (рис. 4.7), то теперь она изменилась до Ъ,р-Ъ,п- V, так что идущий слева

направо диффузионный ток изменяется в раз.

При отсутствии внешней ЭДС электрический ток, проходящий слева направо, был равен току, идущему справа налево, т. е. /пр. Таким образом, теперь слева направо проходит ток |. Суммарный электронный ток через

переход равен

Аналогичное соотношение справедливо и для тока дырок

Рис. 4.9

ольт-амперная характеристика полупроводникового диода

Складывая эти формулы и вводя обозначение 10 = /пр + + 1рп, найдем

Эта формула определяет вольт-амперную характеристику л-р-перехода. Она изображена на рис. 4.9.

При положительных внешних напряжениях (рис. 4.86) показатель экспоненты положителен и ток, проходящий через диод, быстро возрастает. В этом случае облегчаются условия прохождения через л-р-переход для основных носителей тока. При изменении знака ЭДС положение меняется (рис. 4.8в). Переходы основных носителей затрудняются. При увеличении отрицательного смещения экспоненциальный член перестает вносить вклад в ток I, и он стремится к пределу — 10 (к току насыщения), соответствующему случаю, когда весь ток сводится к току неосновных носителей 13. Видно (рис. 4.9), что полупроводниковый диод обладает резко нелинейной (неомической) вольт- амперной характеристикой. При превышении допустимого напряжения наступает пробой и диод выходит из строя.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >