P-n-переходу

Вольт-амперна характеристика (ВАХ) - переходу – це залежність струму в зовнішньому колі переходу від величини і полярності напруги, що прикладена до останнього. Цю залежність одержують експериментально або будують за рівнянням ВАХ.

Одержимо рівняння ВАХ - переходу. При прямому включенні переходу через нього тече прямий дифузійний струм. Густину цього струму можна знайти, підставивши вирази для концентрацій (1.21) і (1.22) у загальні вирази (1.11¢) та (1.11). Діркова та електронна складові густин дифузійного прямого струму мають вигляд:

, (1.25)

. (1.26)

Густина повного прямого струму через - перехід (при ) дорівнює

. (1.27)

При зворотному включенні переходу струм неосновних носіїв також можна розглядати як наслідок градієнта концентрації неосновних носіїв, що створюється екстракцією (рис. 1.11 б). Тоді при підстановці величин (1.23)і (1.24) в загальні вирази (1.11¢) і (1.11) можна одержати вираз для густини зворотного струму

. (1.28)

Об’єднавши вирази (1.27) та (1.28), одержимо загальний вираз для густини струму через - перехід

, (1.29)

де – прикладена до переходу напруга;

- густина струму насичення.

Якщо П – площа переходу, то шукане рівняння теоретичної ВАХ має вигляд

. (1.30)

У цьому рівнянні при прямому включенні - переходу, – при зворотному, – струм насичення.

Теоретична ВАХ переходу за формулою (1.30) подана на рис. 1.12. При збільшенні зворотної напруги струм через перехід прямує до граничного значення , якого досягне при В.

Вважаючи, що всі атоми домішок іонізовані,

, і , ,

а також враховуючи формулу (1.1), одержимо для струму насичення

. (1.31)

Рисунок 1.12 – Теоретична ВАХ p-n-переходу

З формули (1.31) видно, що чим більші ширина ЗЗ і концентрація домішок донорів і акцепторів, тим менший струм насичення. Цей струм із зростанням температури зростає.