Лекции в ворде (Лк8)

Посмотреть архив целиком

8 Влияние различных факторов на ВАХ pn-перехода

8.1 Температурные зависимости

Повышение температуры согласно (4.3) приводит к росту собственной концентрации:


(8.1)

а следовательно, и к росту тока насыщения (рис. 5.8),


(8.2)

Контактная разность потенциалов согласно (7.11)

,


(8.3)

с ростом температуры уменьшается, т.к. при высоких температурах уровень Ферми стремится к середине запрещенной зоны и стремится к нулю. Для уменьшения влияния температуры на ВАХ стремятся использовать полупроводниковые материалы с большей запрещенной зоной (Si, GaAs, SiC), так как собственная концентрация при тех же температурах у этих материалов меньше, чем у узкозонных полупроводников.

Рис. 8.1. Изменение ВАХ при повышении температуры

8.2 Влияние генерационно-рекомбинационных процессов

При вводе ВАХ pn-перехода предполагалось, что генерацией носителей заряда в обедненной области шириной W можно пренебречь. согласно (7.39)


(8.4)

Это условие действительно справедливо для полупроводников, ширина запрещенной зоны которых невелика (например, в Ge). Однако для таких материалов как Si и GaAs генерационно-рекомбинационный ток в ОПЗ может быть сравним с током насыщения диода, создаваемым неосновными носителями, и даже превосходить его.

Наибольшую роль в генерационно-рекомбинационных процессах играют центры захвата (ловушки), энергетические уровни которых расположены вблизи середины запрещенной зоны полупроводника.

При прямом смещении pn-перехода высота потенциального барьера снижается, поток основных носителей из квазинейтральных областей возрастают и внутри ОПЗ процессы рекомбинации преобладают над процессами генерации носителей.

При обратном смещении pn-перехода высота потенциального барьера увеличивается, ОПЗ обеднен основными носителями, процессы генерации преобладают над процессами рекомбинации. В результате тепловой генерации электронно-дырочных пар в ОПЗ образуется ток генерации, который складывается с током насыщения.

Ширина ОПЗ согласно (7.18) зависит от смещения:

.


(8.5)

Следовательно, весь объем ОПЗ при прямом смещении уменьшается, а при обратном смещении увеличивается. В соответствии с этими изменениями объема изменяется вклад генерационно-рекомбинационных процессов.

Согласно теории генерационно-рекомбинационного тока ВАХ описывают соотношением:


(8.6)

где m