Вольтамперная характеристика (ВАХ) реального и идеального и P - N перехода.

P - N переход и его свойства.

P - N переход – область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости – дырочной (P) и электронной (N). Электрические процессы в p-n переходах являются основным принципом работы полупроводниковых приборов с нелинейной вольтамперной характеристикой (диоды, транзисторы и др.).

К основным свойствам p - n перехода относятся:

· свойство односторонней проводимости;

· температурные свойства p-n перехода;

· частотные свойства p-n перехода;

· пробой p-n перехода.

Свойство односторонней проводимости заключается в том, что при подаче обратного напряжения на p-n переход ток практически не проходит через него, а сопротивление возрастает в несколько десятков раз.

Температурные свойства p-n перехода заключаются в том, что с повышением температуры p-n перехода увеличивается и проводимость полупроводника, то есть увеличивается число носителей.

Частотные свойства p-n перехода показывают, как работает p-n переход при подаче на него переменного напряжения высокой частоты. Эти свойства определяются барьерной и диффузной ёмкостью p-n перехода. Чем меньше ёмкость p-n перехода, тем больше частота, с которой он может работать.

При сильном увеличении обратного тока и определённом напряжении говорят, что произошёл электрический пробой p-n перехода. Помимо этого, выделяют тепловые пробои, возникающие при увеличении температуры. В этой области p-n переход становится нестабильным, однако вернуть его первоначальные свойства можно восстановив температуру, ток или напряжение.

Прямое и обратное включение P - N перехода. Инжекция носителей.

Если положительный полюс источника питания подключается к P-области, а отрицательный – к N-области, то включение p-n перехода называется прямым, а при изменении полярности – обратным.

При прямом включении внешнее напряжение создаёт поле, которое позволяет большему числу носителей переходить в соседнюю области, т.е. через переход будет проходить результирующий ток.

 

Прохождение носителей зарядов через переход приводит к повышению концентрации электронов в P-области и дырок в N-области, что нарушает электронейтральность полупроводника. Восстановление нейтрального состояния происходит за счёт поступления зарядов от внешнего источника, поэтому во внешней цепи возникает прямой ток.

При обратном включении p-n перехода внешнее напряжение создаёт поле, которое увеличивает ширину запирающего слоя. Таким образом, через переход будет проходить результирующий ток, определяемый током протекания неосновных носителей. При увеличении обратного напряжения ток через переход стремиться к некоторому предельному значению силы тока, которое называется током насыщения. Ток насыщения зависит от типа и
количества примесей, а также температуры.

Инжекция – физическое явление, наблюдаемое в полупроводниковых переходах, при котором при пропускании тока в прямом направлении через p-n переход в прилежащих к переходу областях образуются высокие концентрации неравновесных «инжектированных» носителей заряда. Инжекция является следствием уменьшения барьера в p-n переходе при подаче на него тока.

Вольтамперная характеристика (ВАХ) реального и идеального и P - N перехода.

Идеальный p - n переход – это модель p-n перехода, в котором отсутствуют процессы рекомбинации и удельное сопротивление.

Вольтамперные характеристики реального и идеального p-n переходов отличаются тем, что ВАХ реального p-n перехода несимметрична и допускает наличие пробоев.