Вольт - амперна характеристикар- ппереходу

 

Вольт-амперна характеристика показує залежність струму струм через р-п перехід від величини і полярності прикладеної напруги. Цю залежність виражають формулою

 

(1.5)

де

Ін - зворотній струм насичення р - п переходу, залежить від властивостей напівпровідника.

U - напруга прикладена до р-п переходу;

е - основа натуральних логарифмів .

При позитивних (прямих) напругах (е^40u >> 1) струм через р-п перехід різко

 

збільшується (мал.1.7).

 

 

Малюнок 1.7- Вольт-амперна характеристика р-п переходу

 

При негативних (зворотніх) напругах величина стає значно менше одиниці. При цьому

І=ІзворІд.

 

Тобто зворотній струм дорівнює струму насичення і в деякому інтервалі залишається постійною величиною.

При зростанні від нуля зворотньої напруги U_зв, швидкість руху головних носіїв через перехід зростає. При U_зв=U_п швидкість рухомих носіїв така, що їх енергії вистачає для виникнення в матеріалі ударної іонізації - вибивання додаткових носіїв заряду. Внаслідок цього відбу­вається лавиноподібний ріст зворотнього струму. Це явище називаєть­ся електричним пробоєм р-п переходу, a U - напругою пробою. Якщо при цьому р-п перехід ефективно охолоджується, різке зростання по­тужності, що в ньому виділяється (), не призводить до суттєвих змін напівпровідникової структури і електричний пробій протікає при незмінній напрузі. Це явище має зворотний характер. Тобто, при зниженні U_зв запірні властивості р-п переходу відновлюються (гілка 2 ΒΑΧ).

Явище електричного пробою використовується, наприклад, при ство­ренні такого НП приладу, як стабілітрон.

При неефективному тепловідведенні, температура структури зрос­тає (кількість рухомих носіїв при цьому збільшується за рахунок теп­лової генерації), доки електричний пробій не переходить у тепловий, коли матеріал розплавляється і р-п перехід руйнується. Тепловий пробій, зрозуміло, незворотний (гілка З ΒΑΧ).

Отже, р-п перехід - це явище, що виникає на межі двох НП різного типу провідності і характеризується відсутністю у прилеглій до цієї межі зоні вільних носіїв заряду, через що її опір нескінченний. Тому р-п пере­хід ще називають запірним шаром.

Зазначимо властивості р-п переходу, які використовуються при побудові електронних НП приладів:

-одностороння провідність (вентильні властивості);

-дуже великий опір зони р-п переходу як зони, де немає вільних носіїв

заряду (запірні властивості);

-зміна ширини р-п переходу зі зміною величини зворотної напруги

(як результат - зміна ємності р-п переходу);

-стабільність напруги на р-п переході в режимі електричного пробою;

-наявність неосновних носіїв (що виникають внаслідок теплової
генерації) в шарах р- і п-типу.