P - n-joncțiune - un

p - n-tranziție

p-n joncțiune (n - negativ - negativ, e, p - pozitiv - gaura pozitiv) sau joncțiune electron-hole - un fel homojunctions. Zona p-n regiunea de tranziție a unui semiconductor se numește. în care există o variație spațială a tipului de conductivitate de la n e la gaura p.

O joncțiune pn poate fi creat în diverse moduri:

în volum din același material semiconductor dopat cu o impuritate donor a unei părți (n -region), iar în celălalt - un acceptor (p -domain);
la granița dintre două semiconductori diferite, cu diferite tipuri de conductivitate.

Dacă p-n joncțiunii este obținut prin topirea impurităților din materiale semiconductoare singur cristal, trecerea de la n - regiunea tip p are loc brusc (salt). Dacă se utilizează difuzia impurităților, apoi o tranziție lină.

Diagrama energetică p-n joncțiune. a) starea de echilibru b) Atunci când o tensiune directă c aplicată) În cazul în care tensiunea aplicată inversă

Câmpul electric extern modifică înălțimea barierei și dezechilibrează a fluxului de transport prin barieră. În cazul în care un potențial pozitiv este aplicat p-regiune, bariera de potențial este redus (polarizare directă), iar SCR este îngustată. În acest caz, odată cu creșterea tensiunii aplicate crește exponențial numărul de purtători majori, capabili de a depăși bariera. Odată ce aceste vehicule au trecut p - n joncțiune, ele devin non-core. Prin urmare, concentrația purtătorilor minoritari pe ambele părți ale tranziției este incrementată (injecția de purtători minoritari). În același timp, în p - și n -domains prin contacte cu un număr egal de purtători majoritari, cauzând cheltuieli de compensare transportatorilor injectat. Ca urmare, aceasta crește rata de recombinare și există o nenulă curent prin joncțiune, care crește exponențial cu creșterea tensiunii.

Aplicarea potențialului negativ la p-regiune (prejudecată inversă) crește bariera de potențial. Difuzia purtătorilor majoritari pe joncțiunea devine neglijabil. În același timp, fluxurile de purtători minoritari nu se schimbă (pentru care nu există nici o barieră). Purtătorilor de sarcină minoritari sunt trase de câmpul electric în p-n joncțiune și să treacă prin aceasta în regiunea adiacentă (extragerea transportatorilor minoritari). Curente ale purtătorilor minoritari determinate de rata de generare termică a perechilor electron-gol. Aceste perechi difuze la câmpul barieră și separat, prin care prin curentul curge-n joncțiune p este (curent de saturație), care este de obicei mică și aproape nu depinde de tensiune. Astfel, caracteristica curent-tensiune de p-n-tranziție a pronunțat neliniaritate. La schimbarea semnului valorii curente a U poate fi variată prin îmbinare 10 de 5 - de 10 6. Datorită acestei p-n joncțiune poate fi utilizat pentru rectificarea curentului alternativ (diode).

Curent-tensiune caracteristică

Pentru a afișa relația curentul prin p-n joncțiune a extern V. tensiune de polarizare Noi trebuie să ia în considerare separat curenții de electroni și gaura. Vom indica densitatea fluxului de particule J în continuare, iar simbolul j - densitatea curentului electric; Apoi je = -eJe. jh = EJH.

Caracteristica curent-tensiune de p-n joncțiune. Este - saturație curent UBR - tensiune defalcare.

Când V = 0 ca Je. Jh și dispar. Acest lucru înseamnă, desigur, nu o lipsă de mișcare a transportatorilor individuali pe joncțiunea, și numai că un număr egal de electroni care se deplasează în ambele direcții (sau găuri). V ≠ 0 Când echilibrul este perturbat. Să considerăm, de exemplu, curentul gaura prin stratul sărăcit. Acesta include următoarele două componente:

generatoare de curent. adică curentul gaura care curge din n-regiune la regiunile de tip p ale tranziției. După cum sugerează și numele, acest curent cauzate de găuri generate în n-regiune sărăcită direct strat în timpul excitației termice a electronilor din nivelele de bandă de valență. Deși concentrația de găuri (purtătorilor minoritari) în n-regiune este extrem de mică în comparație cu concentrația de electroni (purtători majoritari), ele joacă un rol important în transferul curentului prin joncțiunea. Acest lucru se întâmplă pentru că fiecare gaură, care intră în stratul epuizat fiind apoi transferat în p -region sub acțiunea unui câmp electric puternic, care este disponibil în interiorul stratului. Ca rezultat, cantitatea de generare de curent care apar independent de valoarea variației potențiale în stratul sărăcit, deoarece orice gaură, care a apărut în stratul fiind transferat de la n-regiune în p -domain.
recombinare curent. adică curentul gaura curge din regiunile de tip p în n-regiune. Câmpul electric din stratul sărăcit previne acest curent, și numai acele găuri care cad la granița stratului sărăcit cu energie cinetică suficientă. pentru a depăși bariera de potențial, contribuie la curentul de recombinare. Numărul de găuri este proporțională -eΔF e / kT și, prin urmare,

Spre deosebire de curent actuala generație de recombinare este extrem de sensibilă la amploarea V. Tensiunea aplicată Putem compara valoarea acestor două curente, observând că atunci când V = 0 curentul total prin joncțiunea nu este: Jh rec (V = 0) = Jh gen Rezultă că Jh rec = Jh gen e eV / kT. curent complet gaura care curge din p-regiune într-un domeniu de n, reprezintă diferența dintre curenții de recombinare și generare:

O analiză similară se aplică componentelor electronice de putere, cu singura modificare pe care generația actuală și recombinarea electronilor în sens opus curenților direcționați gaură corespunzătoare. Deoarece electronii au sarcină opusă, curenți electrici, generarea și recombinarea electroni coincid cu direcția de generare de curenți electrici și recombinarea de găuri. Prin urmare, densitatea de curent total este de j = e (Jh gen + Je gen) (e eV / kT - 1).

Caracteristicile capacitanță p-n joncțiune și frecvență

p-n joncțiune poate fi privit ca un condensator paralel placă. plăci care servesc zona n - tip și p este trecerea și izolatorul este regiunea de sarcină spațială, sărăcită purtătorilor de sarcină și având o rezistență ridicată. Această capacitate se numește bariera. Aceasta depinde de tensiunea aplicată extern, deoarece tensiunea externă schimbă taxa de spațiu. Într-adevăr, ridicarea barierei de potential sub polarizare inversă înseamnă creșterea diferenței de potențial dintre n - și p -domains semiconductoare, și, prin urmare, crește taxele lor volumetrice. Având în vedere că taxa de spațiu asociat cu staționare și ionii donor și acceptor, crește taxa de spațiu poate fi datorat numai la zona de extindere și, prin urmare, o scădere de tranziție capacitate electrică. In functie de zona de tranziție, concentrația de dopant și capacitatea unei tensiuni inverse poate lua valori de la câteva sute de picofarads. Apare Capacitatea de barieră a tensiunii inverse; când o tensiune directă este șuntat printr-o joncțiune p-n rezistență scăzută. Din cauza lucrărilor varicap barieră capacitate.

Mai mult bariera capacitanță p-n joncțiune are o așa numită capacitate de difuzie. Capacitatea de difuzie asociată cu procesele de acumulare și dispersare a taxa neechilibru în baza și caracterizează inerția mișcării de încărcare neechilibru în regiunea de bază. capacitate de difuzie, datorită faptului că o creștere a tensiunii la bornele p-n joncțiune conduce la o creștere a concentrației majoritare și minoritare purtători, adică să perceapă o schimbare. Magnitudinea capacitate de difuzie proporțională cu curentul prin p-n intersecție. Atunci când se aplică o valoare polarizare directă a capacității de difuzie poate ajunge la zeci de mii de picofarads.

Circuitul echivalent al p-n joncțiune. ~ Sat - capacitate barieră, Cg - difuzie capacitate, Ra - diferențială rezistența la p-n joncțiune, r - baza de rezistență volumetrică.

Capacitanța p-n joncțiunii totală este determinată de suma barierei și difuzie capacitate. Circuitul echivalent al p-n joncțiune asupra curentului alternativ prezentat în Fig. În circuitul echivalent de rezistența diferențială a capacitanța p-n joncțiune Ra inclus bariera de difuzie capacitanță și Sb Cg; secvențial cu ele incluse volumul rezistivitate r de bază. Cu frecvență tot mai mare a tensiunii de CA aplicată la p-n joncțiune, proprietățile capacitanță devin tot mai puternice, Ra este șuntat printr-o impedanță capacitivă, iar rezistența totală a p-n joncțiune este determinată de baza de rezistență volumetrică. Astfel, frecvențele de joncțiune p ridicată n pierde proprietățile sale liniare.

Defalcare p-n joncțiune

Detalierea dioda - acest fenomen este o creștere bruscă a curentului invers prin dioda atunci când tensiunea inversă la o anumită valoare critică a diodei. În funcție de fenomenele fizice care conduc la distrugerea, distinge avalanșă, tunelare, de suprafață și defalcarea termică.

defalcare avalanșă (impact ionizare) este cel mai important mecanism al dereglării p-n joncțiune. tensiune defalcare Avalanche determină limita superioară a majorității diode de tensiune inversa. Breakdown legate pentru a forma o avalanșă de purtători de sarcină sub influența unui câmp electric puternic, la care transportatorii dobândi o energie suficientă pentru a forma o nouă perechi electron-gol prin ionizare de impact a atomilor semiconductoare.

defalcare tunelurilor de joncțiunea tactul este numită tranziție defalcare electrică cauzată de tunelare mecanică cuantică a purtătorilor de sarcină prin intermediul benzii interzise semiconductoare fără a schimba energia. Tunelurilor de electroni este posibil, cu condiția ca lățimea barierei potențial pe care electronii trebuie să depășească, este suficient de mică. În același decalajul banda (pentru unul și același material), lățimea barierei potențial este determinată de intensitatea câmpului electric, adică panta nivelurilor de energie și benzi. În consecință, condițiile de tunelare apar numai atunci când anumite intensitatea câmpului electric sau la o anumită tensiune pe joncțiunea pn - la tensiune defalcare. Valoarea acestui putere critică a câmpului electric este de aproximativ 8 ∙ 10 5 V / cm pentru tranzițiile de siliciu și 3 ∙ 10 5 V / cm - pentru germaniu. Deoarece probabilitatea de tunelare este foarte dependentă de câmpul electric, efectul de tunel spre exterior se manifestă ca o diodă defalcare.

defalcare de suprafață (scurgere de curent). Actualele p-n intersecții au porțiuni cu care se confruntă suprafața semiconductorului. Din cauza posibilei prezențe a taxelor de contaminare și poverhostnyh între P- și regiunile n- sunt formate pelicule conductoare și canale conductoare prin care există o scurgere de curent IUT. Acest curent crește odată cu creșterea tensiunii inverse, și poate depăși I0 curentului termic și un generator de curent. Igen IUT curent slab dependentă de temperatură. strat protector membrană este utilizat pentru a reduce IUT.

defalcare de izolație - o defalcare, a cărei dezvoltare se datorează eliberării de rectificare de tranziție de căldură electrică din cauza trecerea curentului prin joncțiunea. Atunci când se aplică o tensiune inversă de practic, totul cade pe p-n, care trece prin intersecția, deși mică, curentul invers. puterea disipată determină încălzirea p-n joncțiune și zonele limitrofe ale semiconductorului. Cu o capacitate insuficientă de eliminare a căldurii, acest lucru determină o creștere suplimentară de curent, ceea ce duce la defalcare. pauză termică, spre deosebire de cele anterioare, este ireversibil.

cerere

Vezi ce „P - n-tranziție“ în alte dicționare:

Tranziția de la cantitativ la schimbări calitative - unul din DOS. Legile materialiste. dialectica, potrivit căreia schimbarea calității obiectului se produce atunci când suma acumulată. Se ajunge la schimbările determinate. limită. Această lege relevă cel mai comun mecanism de dezvoltare. ... ... Filozofic Encyclopedia

TRANZIȚIE -. Tranziția, numai 1 m unități. Acțiunea privind vb. du-te de joncțiune (1). Trecerea de la Moscova la Kolomna a durat câteva ore. Mergând comandantul Suvorov prin Alpi. Mutarea peste râu. Trecerea la următoarea afacere. Trecerea la auto-suficiență. Trecând mai departe ... ... Ushakov lui explicativ dicționar

Trecerea la „iarnă“ / „de vară“ de timp - prima dată traducerea mâinile de ceas cu o oră înainte, în timpul verii și o oră înapoi în timpul iernii pentru a economisi resurse energetice a fost efectuat în Marea Britanie în 1908. Ideea de economisire a resurselor energetice prin traducerea săgețile aparțin ... ... newsmakers Encyclopedia

metal de tranziție - izolator - fazovyyperehod însoțită de o schimbare în cantitatea și natura ratei schimbării elektroprovodnostipri riu T, presiunea P, Magn. câmp substanță H ilisostava. P. m. E. Există un număr de solide, uneori, în gazele zhidkostyahi (vapori de metal dens) ... encyclopedia fizică