Физические основы микроэлектроники, конспект лекций, страница 30

l = l₀ (1 ± U / Δφ₀)^1/2                                                            (4.11)

         Из соотношений (4.1) и (4.10) можно получить соотношение для изменения концентрации носителей заряда на границах перехода в n- и р- слоях.

Δр_n = p_n – p_n0 (exp (U / φ_T) – 1),                          (4.12)

Δn_p = n_p – n_p0 (exp (U / φ_T) – 1),                          (4.13)

         Отсюда следует, что при прямом включении перехода избыточная концентрация неосновных носителей возрастает с ростом приложенного напряжения. Это явление получило название инжекции неосновных носителей. При обратном включении избыточная концентрация убывает, т.е. смежные слои объединяются неосновными носителями. Это явление получило название экстракции носителей неосновных.

         Изменение ширины запорного слоя при приложении внешнего напряжения приводит к изменению объемного заряда в переходе. Внешней цепью это воспринимается как емкость р-n перехода. Для ступенчатого перехода с площадью S величина барьерной емкости определяется выражением:

 

(4.14)

В зависимости емкости перехода от приложенного напряжения позволяет применять его в качестве управляемой емкости в приборах – варикапах.

         Для бесконечного узкого р-n перехода, в котором не учитываются процессы генерации и рекомбинации с низким уровнем инжекции 

 (Δр_n / n_no << 1), уравнение непрерывности для электронейтральных областей полупроводника будет иметь решение: Δn_p = Δn(0) exp (x / Ln) для слоя р и

Δр₀ = Δр(0) exp (x / L) для слоя n. Подставляя вместо Δn(0) и Δр(0) соответствующие выражения (4.12) и (4.13), получим:

Δn_p(х) = n_po[exp (± U / φ_T) – 1]exp (x / Ln),                         (4.17)

Δp_n(х) = p_no[exp (± U / φ_T) – 1]exp (- x / Lp),                       (4.18)

Беря максимальные значения токов (х = 0), умножая обе составляющие на площадь перехода S и складывая, получаем вольтамперную характеристику перехода:

 

                       (4.19)

При достаточно больших обратных напряжениях ток через переход не зависит от приложенного напряжения и принимает некоторое постоянное значение:

I₀ = qS   (D_p / L_p) _* p_no + (D_n / L_n) _* n_po                                           (4.20)

Этот ток называют током насыщения или тепловым током.

Вольтамперная характеристика р-n перехода, представленная на  рис.4.3, существенно нелинейная, причем прямой ток значительно больше обратного.

 

                                                     I