Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

ТВЕРДОТІЛА ЕЛЕКТРОНІКА



ДОВІДНИК

«Електронні пристрої та системи»

 

Твердотіла електроніка…………………………………………...…2

Цифрова схемотехніка…………………………………………..…70

Енергетична електроніка…………………………………………111

Мікропроцесорна техніка……………………………………...…179

Охорона праці……………………………………………………..241

Аналогова схемотехніка………………………………………….262

 

м. Київ

2014 рік

ТВЕРДОТІЛА ЕЛЕКТРОНІКА

1. p-n перехід. Фізичні особливості

 

На малюнку, умовно показаний кристал, одна частина якого має дырочную електричну провідність, а інша – електронну.

У цьому випадку електрони й дірки, можуть переходити через границю. Ліворуч від границі роздягнула електронів значно менше, чим праворуч, тому електрони прагнуть дифундувати в р-область. Але відразу після влучення в р-область вони починають рекомбінувати з дірками, основними носіям у даній області, і їх концентрація в міру поглиблення убуває. Аналогічно дірки дифундують із р-області в n-область.

Таким чином, в p-n-переході з'являється струм дифузії, напрямок якого збігається з напрямком дифузії дірок.

Коли електрони переміщаються з n-області, у ній залишається позитивний заряд іонізованих донорів, а при переміщенні дірок з р-області там залишається негативний заряд іонізованих акцепторів.

Таким чином, на границі областей утворюються два шари протилежних за знаком зарядів. Область, що утворювалися просторових зарядів являє собою p-n-перехід. Його товщина звичайно не перевищує десятих часток мікрометра. Просторові заряди в переході утворюють електричне поле, спрямоване від позитивно заряджених донорів до негативно заряджених акцепторів. Між p- і n-областями встановлюється різниця потенціалів, називана контактної.

p-n перехід- це перехідний шар між двома областями напівпровідника з різною електропровідністю, у якому існує дифузійне електричне поле.

 

2. товщина і ємність p-n переходу

l- загальна товщина p-n-переходу

Об'ємні заряди по обидві сторони границі розміщені на певній відстані, яка характеризується товщиною шару об'ємного заряду, який у свою чергу залежить від концентрації носіїв в областях. Товщина перебуває розв'язком рівнянням Пуассона й позначається l:

 

бар'єрна й дифузійна ємності (Cб і Сд).

Сб відповідає рівноважному стану p-n-переходу або зворотному зсуву, СД спостерігається при прямому зсуві. Обидві ємності визначаються зарядом, зосередженим в p-n-переході. Сб визначається нерухливими зарядами СД– дифузійними зарядами.

Для того, щоб описати бар'єрну ємність замість d підставимо l.

3. інжекція екстракція в p-n переході

Інжекція – упорскування або збагачення. Екстракція – збідніння.

Графік розподілу концентрацій має вигляд:

При зсуві в прямому напрямку здійснюється інжекція основних носіїв в області, де вони є неосновними, тому концентрація неосновних носіїв зростає. Але із часом процес кинеться до вихідного. При постійних інжекціях концентрація залишається на одному рівні.

При зсуві у зворотному напрямку відбувається процес екстракції, тобто зменшення концентрації неосновних носіїв. Внаслідок збільшення поля і його впливу, концентрація неосновних носіїв на границі поля ( дифузійної довжини) зменшується.

 

Поняття інжекції й екстракції пов'язане із двома поняттями ємностей: бар'єрної й дифузійної (Cб і Сд).

 

 

4. вентильний ефект в p-n переході

Вентильним ефектом називається різна провідність при різному підключенні джерела.

При зсуві в прямому напрямку кривизна зонних діаграм зменшується на величину прикладеного напруги. При зворотному включенні збільшується кривизна зонних діаграм і ширина p-n-переходу.

У результаті контакту двох напівпровідників з різним типом електропровідності утворюється шар, у якому зосереджені об'ємні заряди (, що залишаються після дифузії електронів або дірок) і він називається шаром об'ємного заряду. У шарі відсутні носії струму, тому його ще називають збідненим шаром. Він має більший опір. Внаслідок того, що близько границі зосереджені заряди різного типу полярності, він поводиться по різному при різному додаткові вхідної напруги. В одному напрямку цей шар має малий опір ( при прямій напрузі), а в іншому напрямку велике ( при зворотній напрузі).

5. вольт-амперна характеристика p-n перехід

При зсуві в прямому напрямку кривизна зонних діаграм зменшується на величину прикладеного напруги. При зворотному включенні збільшується кривизна зонних діаграм і ширина p-n-переходу.

Вираження для визначення ВАХ p-n-переходу перебуває розв'язком рівняння безперервності.

,

де IS – струм теплового насичення, визначається при зворотному включенні; Dn (Dp) – коефіцієнт дифузії; Ln (Lp) – дифузійна довжина; τn (τp) – час життя.

 

6. пробій p-n переходу

Розрізняють 3 механізму пробою p-n-переходу:

1) польовий;

2) лавинний;

3) тепловий (необоротний).

Польовий пробій відбувається в p-n-переході, який має порівняно високу концентрацію напівпровідникових областей і викликається підвищенням енергії електрона з ростом електричного поля. З підвищенням напруги росте напруженість електричного поля й збільшується амплітуда коливань атомів щодо свого первісного стану. Електрони як би підготовляються до можливого відриву від атомів.

Механізм ЛП полягає в лавинному множенні вільних носіїв при досягненні пробивної напруги, при цьому швидкість стає достатньою щоб електрон на шляху пробігу вибив з атома електрон, у свою чергу вибитий електрон розганяє полем і здатний вибити електрон з останнього атома і т.д. лавинообразно. Зі збільшенням температури напруга пробою росте т. до зростає амплітуда коливання атомів і число зіткнень і росте температура самого провідника. Що б електрон зміг вибити з атома електрон на меншій відстані необхідно побільшати напругу.

ВАХ пробоїв:




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.