|
|
Выпрямляющий и омический контакты
Зависимость тока через переход от величины приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). IПР, mA
IДИФ=IОНЗ
IО
IДР=IННЗ
IОБР, мкА
Прямая и обратная ветви ВАХ изображены в разных масштабах. При прямом включении перехода его сопротивление мало, поэтому ток через переход резко возрастает по экспоненте с ростом прямого напряжения. При обратном включении перехода его сопротивление велико, поэтому ток через переход будет мал и равен тепловому Прямое напряжение, подаваемое на переход, не должно превышать 1В! Обратное напряжение, подаваемое на переход, может достигать 20В. Вывод: p-n переход обладает односторонней проводимостью, т.е. проводит ток только в одном направлении – прямом. Контакт с односторонней проводимостью называется выпрямляющимконтактом. Таким образом, p-n переход является выпрямляющим контактом. Кроме выпрямляющих контактов существуют контакты металл-полупроводник (Ме-п/п), называемые омическими, т.к. ток, протекающий через такой контакт подчиняется закону Ома (
омический p n омический
UПИТ
Емкости p-n перехода Барьерная емкость
do
(Переход еще называют приконтактной областью или запирающим слоем). В p-n переходе после диффузии основных носителей заряда в соседние области появляются избыточные ионы примеси (в p-области – отрицательные, в n-области – положительные), в результате чего p-область заряжается отрицательно, а n-область – положительно, т.е. возникает разность потенциалов (потенциальный барьер).
–q +q
В равновесном состоянии перехода, т.е. когда ЕВНЕШН=0, барьерная емкость зависит от площади p-n перехода, диэлектрической проницаемости полупроводника и толщины запирающего слоя:
При подаче обратного напряжения толщина перехода возрастает (обкладки конденсатора как бы раздвигаются), а, следовательно, емкость этого конденсатора уменьшается:
UОБР - обратное напряжение, подаваемое на переход.
Диффузионная емкость При прямом включении перехода возникает еще одна емкость – диффузионная. Прямое напряжение, подаваемое на переход, обеспечивает более интенсивный процесс диффузии основных носителей заряда в соседние области. Это приводит к тому, что пришедшие в большом количестве в соседние области заряды не успевают прорекомбинировать с зарядами противоположного знака и накапливаются, образуя объемные заряды. Чем больше прямое напряжение, тем больше величина этих объемных зарядов. p n
_ _
  о о
Изменение объемного заряда в зависимости от приложенного прямого напряжения характеризует емкость, называемая диффузионной (т.к. обусловлена диффузией ОНЗ) и определяемая формулой:
Пробой p-n перехода Пробой – это резкое возрастание обратного тока перехода при условии, что обратное напряжение превысит максимально допустимое значение, т.е.
справочная величина Обратная ветвь ВАХ при пробое:
2 - тепловой пробой
IОБР Виды пробоев:
процесс процесс
Тепловой пробой Тепловой пробой возникает за счет нарушения теплового баланса между теплом, которое выделяется в переходе, и теплом, котороеотводится (рассеивается корпусом прибора):
С ростом обратного напряжения выделяемая в переходе мощность увеличивается
В итоге переход перегревается и разрушается (разрушается кристаллическая решетка) – процесс необратимый. Процесс называется обратимым, если при уменьшении обратного напряжения до допустимого значения восстанавливается нормальный режим работы перехода, т.е. обратный ток принимает стационарное значение теплового тока Для обеспечения теплового режима полупроводниковых приборов используются радиаторы, изготавливаемые из материалов с высокой теплопроводностью (например, Al, Cu).
Электрический пробой Тепловому пробою предшествует электрический пробой. При электрическом пробое обратный ток перехода резко возрастает поддействием сильного электрического поля. А) Лавинный пробой Лавинный пробой возникает в так называемых «толстых» переходах. Под действием сильного электрического поля электроны, двигаясь с большой скоростью, приобретают кинетическую энергию, достаточную для ударной ионизации нейтральных атомов кристаллической решетки. Механизм ударной ионизации: свободный электрон, обладающий большой кинетической энергией, ударяясь о нейтральный атом, передает валентным электронам этого атома часть своей энергии, и они отрываются от атома, становясь свободными. Атом при этом ионизируется. Возникшие в результате ионизации свободные электроны также разгоняются электрическим полем, ударяются о новые атомы кристаллической решетки и выбивают из них следующую партию электронов. Процесс нарастает лавинообразно (как снежный ком) – отсюда и название пробоя – «лавинный». Для ударной ионизации необходимо поле с напряженностью:
В результате ударной ионизации возникает размножение НЗ, и обратный ток резко возрастает – возникает лавинный пробой. На лавинном пробое работают такие полупроводниковые приборы, как стабилитроны, тиристоры, лавинные транзисторы и др. Б) Туннельный пробой Если напряженность электрического поля достигнет значения Механизм туннельного пробоя: Электрон, движущийся в сторону очень узкого перехода, под действием очень сильного поля пройдет через переход, как через туннель, и займет свободный уровень с такой же энергией по другую сторону перехода. Таким образом, обязательным условием туннельного пробоя, кроме сильного поля и тонкого перехода, является наличие свободного уровня по другую сторону перехода. При этом ВЗ одного полупроводника должна находиться на одном уровне с ЗП другого полупроводника. На туннельном пробое работают туннельные диоды. Туннельный и лавинный пробои обратимы – снятие обратного напряжения полностью восстанавливает свойства p-n перехода.
  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
UОБР, В 0 UПР, В
1В
.
). Получают омические контакты путем напыления тонкой пленки металла на полупроводник. Характерная особенность омических контактов – пропускание тока в обоих направлениях (и прямом, и обратном). Омические контакты широко распространены в электронной технике, т.к. используются для присоединения внешних выводов к кристаллам полупроводников.
контакт контакт
do – толщина перехода
Данный переход можно рассматривать, как плоский конденсатор, обкладками которого являются p-и n-области, а диэлектриком – запирающий слой,имеющий повышенное сопротивление. Емкость такого конденсатора называется барьерной, т.к. она обусловлена наличием потенциального барьера.
, где
- относительная и абсолютная диэлектрическая проницаемость.
, где
- барьерная емкость перехода при наличии обратного напряжения;
- барьерная емкость перехода при отсутствии внешнего напряжения;
- потенциальный барьер перехода при отсутствии внешнего напряжения;
+ +
_ _ Ө ОНЗ + +
ЕВНЕШН
или 
, где
- изменение прямого напряжения;
- изменение объемного заряда.
Uобрmax IО 0
UОБР
1 1- электрический пробой
Обратимый Необратимый
(
количество теплоты)
, что приводит к разогреву перехода и усилению термогенерации (генерация, вызванная повышением температуры) пар носителей заряда, т.е. к увеличению концентрации ННЗ, а, следовательно, к росту обратного тока. Рост обратного тока сопровождается дальнейшим увеличением выделяемой мощности, т.е. большим разогревом перехода и более интенсивной термогенерацией и т.д., т.е. идет нарастающий процесс:
и т.д.
и переход будет очень тонкий (с толщиной запирающего слоя 
), возможен туннельный пробой – переход электронов из валентной зоны (ВЗ) одного полупроводника в зону проводимости (ЗП) другого полупроводника без изменения энергии.