Прямо смещенный p-n-переход

Прямое включение если плюс внешнего источника подключен к p - области, а минус источника к n - области. Так как сопротивление p - n - перехода намного больше сопротивления областей, то все напряжения Uпр оказываются приложенным к обедненному слою.

Рисунок 5.12 - Прямое включение p - n - перехода

Силовые линии внешнего поля направлены на встречу силовым линиям внутреннего поля поэтому результирующие напряжение определяется как U=Uk p - n -Uпр, т.е. тормозящее действие для основных носителей уменьшается и основные носители начинают инжектировать через переход, приближаясь к p - n - переходу основные носители частично компенсируют объемные пространственные заряды, уменьшая тем самым ширину запирающего слоя и его сопротивления. В цепи возникает ток, при этом диффузионная составляющая через переход увеличивается, а дрейфовая уменьшается.

При ½Uk ½= Uпр толщина p - n - перехода стремится к нулю и при дальнейшем увеличении Uпр запирающий слой исчезает, поэтому основные носители свободно диффундируют в смежные области полупроводников, что нарушает термодинамическое равновесие, а поэтому Iдиф » Iпр, так как Iдр » 0.

Процесс переноса носителей через прямосмещенный p - n - переход в область полупроводника, где они становятся неосновными носителями, называется инжекцией.

Неравновесные неосновные носители диффузируют в глубь ПП и нарушают его нейтральность. Восстановление электронейтральности происходит за счет поступления носителей от внешнего источника в замен ушедших к p - n - переходу и исчезнувших в результате рекомбинации, по этому во внешней цепи возникает ток электронов.

Обратное включение

p

-

n

- перехода.

Рисунок 5.13 - Включение p - n - перехода в обратном направлении

При обратном включении минус источника подключаются к p - области, а плюс - к n - области. Силовые линии полей совпадают по направлению, а по этому высота потенциального барьера увеличивается.

U=Unр+Uобр.

Основные носители будут дрейфовать в глубь областей от p - n - перехода. Ширина запирающего слоя увеличится, увеличится его сопротивление, что приводит к уменьшению диффузионной составляющей через переход Iдиф → 0.

Для неосновных носителей ускоряющее действие поля увеличится, они захватываются этим полем и переносятся через переход. Этот процесс переноса неосновных носителей через обратно смещенный переход в область ПП, где они становятся основными носителями, называется экстракцией.

Iобр=Iдиф-Iт » Iдр

Дрейфовый ток, создается неосновными носителями, а их концентрация зависит от температуры, по этому этот ток называется тепловым током. Так как если T0=CONST, то количество неосновных носителей постоянно и мало, по этому от Vобр тепловой ток почти не зависит, и его еще называют током насыщения.

Вывод:

1) при прямом включении p-n-перехода протекает ток, значение которого будет увеличиваться по экспоненциальному закону с повышением Uпр. Значение тока определяется сопротивлением областей (а оно мало), поэтому значение тока может достигать значений: mA, A, кA;

2) при обратном смещении перехода, тормозящее действие увеличивается, сопротивление перехода возрастает, через переход протекает незначительный обратный ток » Iт;

Интересное из раздела

Расчет системы электропитания и ее элементов
Цель работы: составить по заданным условиям задания один из вариантов системы электропитания с расчетом и выбором ее элементов. Электропитание любой сис ...

Характеристики и условия испытаний электрокардиографа ЭК3Т-02 АКСИОН
Электрокардиограф является переносным устройством и позволяет оперативно и качественно снимать электрокардиограмму, при этом одновременно регистрируя три, ш ...

Расчет характеристик сигналов и каналов связи
В последнее десятилетие ХХ века произошла научно-техническая революция в области транспортной связи, в основе которой лежат два крупных достижения ...