ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД ПРИ ПРЯМОМ НАПРЯЖЕНИИ. Пусть источник внешнего напряжения подключен положительным полюсом к полупроводнику р-типа (рис
Пусть источник внешнего напряжения подключен положительным полюсом к полупроводнику р-типа (рис. 2.2, а). Такое напряжение, у которого полярность совпадает с полярностью основных носителей, называется прямым. Действие прямого напряжения uпр, вызывающее прямой ток iпр через переход, поясняется потенциальной диаграммой на рис. 2.2,б.
Рис. 2.2. Электронно-дырочный переход при прямом напряжении
Электрическое поле, создаваемое в п — р-переходе прямым напряжением, действует навстречу полю контактной разности потенциалов. Это показано на рисунке векторами Ек и Епр. Результирующее поле становится слабее, и разность потенциалов в переходе уменьшается, т. е. высота потенциального барьера понижается, возрастает диффузионный ток, так как большее число носителей может преодолеть пониженный барьер. Ток дрейфа при этом почти не изменяется, так как он зависит главным образом от числа неосновных носителей, попадающих за счет своих тепловых скоростей на п — р-переход из п- и р-областей. Если пренебречь падением напряжения на сопротивлении областей п и р, то напряжение на переходе можно считать равным ик — uпр. Для сравнения на рис. 2.2,б штриховой линией повторена потенциальная диаграмма при отсутствии внешнего напряжения.
Как известно, в этом случае токи равны и компенсируют друг друга. При прямом напряжении iдиф > > iдР и поэтому полный ток через переход, т. е. прямой ток, уже не равен нулю:
Если барьер значительно понижен, то можно считать, что при iдиф> iдр- прямой ток в переходе является чисто диффузионным.
Введение носителей заряда через пониженный под действием прямого напряжения потенциальный барьер в область, где эти носители являются неосновными, называется инжекцией носителей заряда. Слово «инжекция» означает «введение, впрыскивание». Применение термина «инжекция» необходимо для того, чтобы отличать данное явление от электронной эмиссии, в результате которой получаются свободные электроны в вакууме или разреженном газе. Область полупроводникового прибора, из которой инжектируются носители, называется эмиттерной областью или эмиттером. А область, в которую инжектируются неосновные для этой области носители заряда, называется базовой областью или базой. Таким образом, если рассматривать инжекцию электронов, то n-область является эмиттером, а р-область - базой. Для инжекции дырок, наоборот, эмиттером служит р-область, а базой — n-область.
Обычно концентрация примесей, а следовательно, и основных носителей в п- и р-областях весьма различна. Поэтому инжекция электронов из области с более высокой концентрацией основных носителей преобладает. Соответственно этому области и называют «эмиттер» и «база».
При прямом напряжении не только понижается потенциальный барьер, но также уменьшается толщина запирающего слоя (dnp < d) и его сопротивление в прямом направлении становится малым (единицы — десятки ом).
Поскольку высота барьера ик при отсутствии внешнего напряжения составляет несколько десятых долей вольта, то для значительного понижения барьера и существенною уменьшения сопротивления запирающего слоя достаточно подвести к п—р-переходу такое же прямое напряжение (десятые доли вольта). Поэтому большой прямой ток можно получить при очень небольшом прямом напряжении.
Очевидно, что при некотором прямом напряжении можно вообще уничтожить потенциальный барьер в п — р-переходе. Тогда сопротивление перехода, т. е. запирающего слоя, станет близким к нулю и им можно будет пренебречь. Прямой ток в этом случае возрастет и будет зависеть только от сопротивления п- и р-области. Теперь уже этими сопротивлениями пренебрегать нельзя, так как именно они остаются в цепи и определяют силу тока.
Дата добавления: 2015-05-19; просмотров: 876;