КОНТРОЛЬНА РОБОТА
Твердотільна електроніка
УТВОРЕННЯ ТА ЕНЕРГЕТИЧНА ДІАГРАМА ЕЛЕКТРОННО-ДІРКОВОГО ПЕРЕХОДУ.
, тому
.
(1)
:
,
(2)
. (3)
і
.
(4)
з (4) у (3), одержимо
. (5)
Співвідношення (5) можна записати в наступному виді:
(6)
і
. (7)
.
і температура відповідає області домішкової провідності, то
. (8)
міняється по експонентному закону
,
(9)
:
.
(10)
раз.
. В області компенсації необхідно користатися рівнянням Пуассона.
змінюється тип домішки:
(11)
.
:
, (12)
:
. (13)
. Для цього врахуємо, що електрони з n-області підуть у p-область, а
дірки з p-області перейдуть у n-область, у результаті чого n-область
заряджається позитивно, а p-область негативно.
.
, можна записати
; (14)
. (15)
Якщо напівпровідник досить сильно легований, так що
, (16)
і
,
відповідно. Напруженість поля знайдемо з (14) і (15) з обліком (16):
(17)
(18)
, одержимо
. (19)
. (20)
маємо
,
(21)
, то можемо записати
. (22)
Таким чином, з огляду на (19) і (20), можемо сказати, що напруженість
поля в області об’ємного заряду лінійно залежить від координати.
Інтегруючи (19) і (20) по х, одержимо залежність потенційної енергії від
координати у виді квадратичної параболи:
(23)
і
. (24)
являє собою розмір потенційного бар’єра для електронів, що виникає на
границі n- і p-областей:
; (25)
. (26)
, одержимо
, (27)
чи, з обліком (22)
. (28)
в n- і p-областях:
. (29)
У такий спосіб висота потенційного бар’єра для електронів, що розділяє
n- і p-області, дорівнює різниці робіт виходу електронів з n- і
p-областей, що збігається з зовнішньою контактною різницею потенціалів,
якщо розглядати проникнення потенційного бар’єра на контакті n- і
p-напівпровідника. Область об’ємного заряду, що розділяє n- і p-області
напівпровідника, називається p-n- або n-p-переходом. Між шириною і
висотою потенційного бар’єра існує зв’язок. З (28) можна записати
, (30)
чи
. (31)
, але основний результат, зв’язаний з виникненням об’ємного заряду й
об’ємного поля в області зміни типу домішки, залишається в силі.
Рисунок 1. Енергетична діаграма p-n-переходу.
Задача № 1.
Знайти рівноважні концентрації електронів і дірок та положення рівня
Фермі у Si при 270С, якщо Si містить:
а) 1016 см-3 атомів В;
б) 3 1016 см-3 атомів As і 2.9 1016 см-3 атомів В.
Розв’язок.
.
.
Задача № 2.
атомів В. для кожного зразка визначити:
;
.
Розв’язок.
.
.
.
.
Задача № 3.
. Знайти:
;
;
.
Розв’язок.
;
;
.
.
;
.
.
.
;
;
.
Задача № 4.
. Знайти:
;
;
;
.
Розв’язок.
1) для кремнієвого діода;
;
,
,
;
,
,
;
,
.
2) для германієвого діода:
;
,
,
,
;
,
,
;
,
.
,
,
,
;
,
,
,
.
Задача № 5.
.
Знайти зв’язок між струмом і напругою.
Розв’язок.
.
.
n p
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter