Изучение свойств электронно-дырочных переходов
Цель работы:изучение вольтамперных характеристик, дифференциальной ёмкости, дифференциального сопротивления p-n-перехода и их изменении с температурой.
Теоретические сведения
Вольтфарадная характеристика p-n-перехода. Экспериментальное исследование зависимости барьерной ёмкости p-n-перехода диода от обратного смещения 
даёт возможность определить контактную разность потенциалов 
, толщину 
, максимальное электрическое поле Em, а также установить однородность распределения примесей в области p-n-перехода. Действительно, из уравнения для барьерной ёмкости резкого p-n-перехода можно получить, что
, (1)
где
; (2)
и 
– концентрации акцепторной и донорной примесей соответственно.
Отсюда видно, что зависимость величины 
от 
является линейной, т.е. для резкого p-n-перехода вольтфарадная характеристика в координатах 
от прямая (рис. 1).
Из соотношения (1) и рис. 1 следует, что: 1) при 
, величина 
, т. е. контактная разность потенциалов p-n-перехода равна абсолютному значению напряжения, соответствующему точке пересечения прямой с осью
(3)
Из исходной формулы барьерной ёмкости плоского p-n-перехода следует, что
(4)
Таким образом, величина 
в состоянии равновесия p-n-перехода, т. е. при 
, равна значению 
, соответствующему точке пересечения прямой с осью 
. Максимальное электрическое поле Em связано с контактной разностью потенциалов и толщиной области объемного заряда уравнением
Em = 
. (5)
Вольтамперная характеристика диода.В реальных диодах падение напряжения на p-n-переходе отличается от полного напряжения на диоде V:
(6)
так, что формула (I, 3.27) принимает вид
. (7)
Если 
, то из вольтамперной характеристики можно определить 
и контактную разность потенциалов (рис. 2).
Дифференциальное сопротивление и эквивалентная схема диода на переменном токе.Сопротивление электронно-дырочного перехода является другой важней шей его характеристикой.
Из вольтамперной характеристики диода 
находим дифференциальную проводимость в виде
(8)
При I >>Iн
, (9)
где
.
Таким образом, зависимость проводимости от тока при различных температурах имеет вид семейства прямых. Наклон прямых определяется величиной 
, а пересечение их с осью абсцисс – величиной 
. В реальных диодах последовательно с p-n-переходом оказывается включенным объемное сопротивление полупроводниковых областей 
.
Поскольку при увеличении тока дифференциальное сопротивление p-n-перехода падает, то сопротивление может стать существенным при больших токах
(10)
В соответствии с этой формулой величину можно определить из зависимости 
экстраполяцией значений полного дифференциального сопротивления диода в области больших токов (рис. 4).При обратных напряжениях на диоде и большой частоте переменного тока основную роль в комплексном сопротивлении играет зарядная емкость диода, при положительных смещениях – сопротивления 
и , последнее из которых существенно при больших токах (рис. 5).
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 303; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!