Неравновесная и избыточная концентрации основных и неосновных носителей зарядов в полупроводнике. - раздел Электротехника, Электрические заряды. Строение атома. Энергетические уровни и энергетические зоны. Положительные и отрицательные ионы В Стдр В Пп Устанавливается Равновесная Концентрация Основных И Неосн. Носите...
В стдр в ПП устанавливается равновесная концентрация основных и неосн. носителей заряда(nn0,pn0-в ПП n-типа, np0,pn0-в ПП p-типа). Однако кроме теплового возбуждения кристаллическая решётка ПП может подвергаться и другим энергетическим воздействиям: световому, облучению потоком заряженных частиц, внесению в ПП носителей заряда через контакт (инжекция) и др. В этом случае энергия возбудителя непосредственно передаётся носителям заряда и тепловая энергия кристаллической решётки остаётся практически неизменной. В ПП образуется концентрация подвижных носителей заряда, отличающаяся от равновесной. Такая концентрация наз. неравновесной. Разность между равн. и неравн. Концентрациями определяет избыточную конц.
После прекращения действия внешнего возбудителя избыт. конц. электронов и дырок вследствие рекомбинации будет убывать до 0 и в ПП через некоторое время снова установится равновесная конц. При возникновении избыт. концентрации носителей заряда в ПП измен. конц. как осн., так и неосн. носителей заряда. Измерить изменение конц. осн носителей заряда трудно, т. к. возникшая избыт. конц. осн. носителей составляет малую долю их высокой равновесной конц-ии. Гораздо проще осущ. контроль избыт. конц-ии неосн. носителей, которая соизмерима с их равновесной концентрацией.
Установлено, что если избыт. конц. неосн. носителей мала по сравнению с их равновесной конц., то скорость изменения избыт. конц-ии неосн. носителей заряда в объёме ПП пропорциональна их избыт. конц. На основании этого для ПП n-типа можно записать: d(pn-pn0)/dt=-a(pn-pn0), (2.11) где pn и pn0 соответственно неравновесная и равн. конц. дырок; а-коэффициент конц. Знак "-" указывает на уменьшение избыт. конц. дырок во времени за счёт рекомбинации. Разделяя в (2.11) переменные и интегрируя, получим ln(pn-pn0)=-at+c. Постоянная С определяется из след. условия. Пусть в момент прекращения действия на ПП внешнего возбудителя(t=0) неравновесная конц. дырок достигла значения pn=pn1, тогда С=ln(pn1-pn0). Обозначив Tр=1/a, получим след. значение для избыт. конц. дырок, зависящее от времени t: pn-pn0=(pn1-pn0)e^-t/Tр (2.12), где Tp-время жизни неравновесных дырок в ПП n-типа. Из (2.12) следует, что за время жизни t=Tp конц. дырок (неосн. носителей в ПП n-типа) уменьш. в e=2,7 раза.
Аналогично можно получить уравнение, определяющее изменение во времени изб. конц. электронов в ПП p-типа: np-np0=(np1-np0)e^-t/Tn (2.13), где Tn-время жизни электронов (неосн. носит. в ПП p-типа).
(2.12) и (2.13) позволяют определить скорости измен. неравн. конц. неосн. носителей в ПП:
dpn/dt=-(pn-pn0)/Tp (2.14) dnp/dt=-(np-np0)/Tn (2.15)
Все темы данного раздела:
Электрические заряды. Строение атома. Энергетические уровни и энергетические зоны. Положительные и отрицательные ионы.
Первые сведения о некоторых электрических явлениях относятся к глубокой древности. Еще за 600 лет до н.э. греческий философ Фалес Милетский описал замеченную ткачами способность янтаря, потертого о
Электрическое поле. Взаимодействие электрических зарядов с электрическим полем. Закон Кулона.
Электрическое поле является особой формой движения материи. Оно может воздействовать на находящееся в его пределах наэлектризованное тело.
Электрическое поле существует вокруг каждого наэл
Электрический потенциал и разность потенциалов.
Потенциал электрического поля характеризует значение потенциальной энергии, которой обладает единица заряда в да
Электрическая емкость. Конденсатор. Способы изменения электрической емкости конденсаторов. Параллельное и последовательное соединения конденсаторов.
Проводники различной формы и различного размера, заряженные одинаковым количеством электричества, приобретают различные потенциалы. Это является следствием того, что такие проводники обладают разли
Постоянный электрический ток. Условия существования электрического тока. Направление, сила и плотность постоянного электрического тока.
При отсутствии электрического поля в проводнике находящиеся в нем свободные электроны совершают хаотическое (беспорядочное) движение. Если же в проводнике создать электрическое поле, то движение эл
Электрическое сопротивление. Единицы измерения сопротивления. Зависимость сопротивления от температуры.
Электроны, двигаясь в проводнике под действием электрического поля, испытывают сопротивление своему движению из-за столкновения с неподвижными атомами и молекулами проводника. Это сопротивление раз
Резисторы. Виды резисторов. Параллельные и последовательные соединения резисторов.
В электрических схемах необходимые сопротивления участков цепей создается с помощью специальных радиоэлементов, называемых резисторами. Они могут быть постоянными (рис1 а), подстроечными (рис1 б) и
Закон Ома для участка и полной электрической цепи.
Как было отмечено в п. 1.5.1. сила тока в цепи при неизменном значении э.д.с. источника питания зависит от сопротивления этой цепи. Эта зависимость была установлена немецким ученым Георгом Омом в 1
Законы Кирхгофа.
Первый закон Кирхгофа гласит, что сумма всех токов, протекающих через узел, равна нулю. Согласно этому закону применительно к узлу А (рис 1 а) можно записать:
I1+I2-I
Работа и мощность электрического тока.
Работа электрического тока определяется формулой: A=U*I*t (1.11)
Работу, совершаемую в единицу времени называют мощностью:
P=A/t=U*I (1.12)
Если напряжение U измеряется в
Основные сведения о полупроводниках. Разрешенные и запрещенные зоны. Валентная зона и зона проводимости.
Полупроводники - в-ва, которые по своей электропроводности занимают промежуточное значение между проводниками и диэлектриками.
Отличительной особенностью п/п является силь
Диффузионный и дрейфовый токи в полупроводнике. Причины, вызывающие их появление. Формулы для плотностей токов.
В ПП свободные электроны и дырки нах в состоянии хаотического движения. При помещении ПП в электрическое поле с напряжённостью Е движение электронов и дырок упорядочивается: электроны приобретают п
Обратное включение ЭДП. Обратный ток. Включение обратного напряжения на ширину запирающего слоя. Энергетическая диаграмма.
Если источник внешнего напряжения подключить '+' к n-обл., а '-' к р-обл.(рис. 1а), то напряжённость в области объёмного заряда увеличится до значения Едиф+Еобр, что приведёт
Вольтамперная характеристика ЭДП (ВАХ). Уравнение теоретической ВАХ и ее график.
Вольт-амперной характеристикой(ВАХ) наз. графическую зависимость тока, протекающего через ЭДП, от значения и полярности прикладываемого к нему внешнего напряжения. Аналитическое выражение этой зави
Емкость ЭДП. Зарядная и диффузионная емкости, их физическая интерпретация. Графическая зависимость зарядной емкости от обратного напряжения.
Изменение внешнего напряжения U, приложенного к ЭДП, на значение dU приводит к изменению заряда Q, создаваемого положительными и отрицательными ионами в переходе, а также переносимого через переход
Прямое включение ЭДП
Прямым называется такое включение ЭДП, при котором к нему
подключается источник внешнего напряжения Uпр плюсом к p-области и минусом к n-области (рис. 2.7,а). Напряжённость электрического
Туннельные диоды. Энергетическая диаграмма при прямом и обратном включениях. ВАХ. Пояснить появление на ВАХ участка с отрицательным сопротивлением.
Туннельными наз. ППД, у которых за счёт туннельного эффекта на прямой ветви ВАХ существует область с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
Туннельный эффект наблюдается при контак
Влияние температуры на статические характеристики БТ.
С увеличением температуры увеличивается количество генерируемых в p- и n- областях пар электрон-дырка. Это приводит к увеличению в этих областях не основных носителей заряда и пропорциональным сниж
Малосигнальные h-параметры БТ, включенного по схеме ОЭ. Формулы и методика определения по статическим гибридным характеристикам.
Если в эмит. цепь транзистора кроме постоянного напряжения, смещающего ЭП подать изменяющееся во времени напряжение, то результат на эмит. переходе будет определятся алгебраической суммой этих напр
Определение H-параметров по характеристикам.
Параметры h11Э и h12Э определяются по входным характеристикам (рис. 4.11, а):
h11Э=
Нагрузочные характеристики транзисторных усилителей. Уравнение, методика построения.
Включенные нагрузки в коллекторную цепь транзистора, работающего в усилительном каскаде, приводит к тому, что изменения коллекторного тока зависят как от изменений входного тока, так и от связанног
Параметры режима усиления. Формулы, методика определения по статическим гибридным характеристикам в схеме ОЭ,OБ
Основными параметрами, характеризующими режим усиления, являются:
1. Коэффициент усиления по напряжению:
Kn=Vmвых/Umвх; (4.24)
2. Коэффициент усиления по току:
K
Факторы, ограничивающие полезную выходную мощность БТ. Определение рабочей области на выходных статических гибридных характеристиках.
Полезная мощность на выходе транзисторного усилителя, как это видно из (4.25) определяется амплитудными значениями коллекторного тока ImK и коллекторного напряжения UmKK. Одна
Устройство, принцип действия, статические характеристики и параметры МДП-транзисторов с индуцированным каналом п- и р- типов.
Упрощенная структура МДП-транзистора с индуцированным каналом р-типа показана на рис. 5.1. В подложке из кремния n-типа с высоким удельным сопротивлением методом диффузии созданы две сильно легиров
Устройство, принципы действия статические характеристики и параметры МДП-транзистора с управляющим р-п-переходом.
Структура такого транзистора изготовленного на основе полупроводника n-типа, показаны на рис.5.5, a. В полупроводнике n-типа созданы две области р-типа, образующие управляющий электрод - затвор. На
Устройство, принцип действия, статические характеристики и параметры МЕП-транзисторов.
Эти транзисторы являются основными активными элементами арсенид галлиевых микросхем. Одна из первых структур такого транзистора показана на рис.5.8 а. На полудиэлектрической подложке арсенида галли
Дифференциальные параметры полевых транзисторов и методика их определения по статическим характеристикам.
Свойства ПТ удобно рассматривать в Y-системе параметров, в которой в качестве функций используется входной и выходной токи, а аргументами служат входное выходное напряжения
Этапы изготовления полупроводниковых ИМС, обеспечивающие формирование в кристалле полупроводника транзисторной структуры.
Большинство полупроводниковых ИМС изготавливаются по планарно-эпитаксиальной технологии, сущность которой заключается в следующем. На кремневой подложке р-типа монокристаллический высокоомный слой
Интегральные транзисторы n-p-n и p-n-p. Способ увеличения коэффициента передачи тока h21Э транзистора типа p-n-p. Многоколлекторный транзистор.
Иногда в одном кристалле требуется создавать БТ типа n-p-n и p-n-p. В этом случае транзистор p-n-p изготовляют как горизонтальный (рис.6.4, а). Его недостатком является малое значение коэффициента
Интегральные транзисторы с инжекционным питанием. Структурная и эквивалентная схемы. Принципа работы.
Другой разновидностью биполярных интегральных транзисторов являются транзисторы с инжекционным питанием (рис.6.7, а). Области р1, n1 и р2 образуют горизонтальный p-n-p транзистор VT1, а области n1,
Диоды, резисторы и конденсаторы полупроводниковых ИМС.
Диоды биполярных проводниковых ИМС, как правило, представляют собой транзисторы в диодном включении (рис.6.3).
В качестве резисторов в полупроводниковых ИМС применяются базовые слои транзи
Пленочные и гибридные ИМС, их отличительные особенности от полупроводниковых ИМС.
В пленочных ИМС пассивные элементы (конденсаторы, резисторы, небольшие индуктивности) выполняются в виде проводящих, резистивных и диэлектрических пленок, наносимых на общую диэлектрическую подложк
Фоторезисторы
Фоторезистором называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор с внутренним фотоэффектом, в котором используется явление фотопроводимости, т е изменение электрической проводимости полупроводник
Фотоприемники
Фотоприемники - это оптоэлектронные приборы, предназначенные для преобразования энергии- оптического излучения в электрическую энергию Функции фотоприемников могут выполнять фоторезисторы, фотодиод
Фототранзисторы
Фототранзистором называют полупроводниковый управляемый оптическим излучением прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами (рис. 7.6)
Фототранзисторы, как и обычные транзисторы, могут
Светодиод
Одним из наиболее распространенных источников оптического излучения является светодиод- полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, преобразующий электрическую энерг
Оптопары
Оптопара (оптрон) -оптоэлектрический п/п прибор, содержащий излучающий и принимающи элементы, оптически и конструктивно связанные друг с другом. В качестве излучателя обычно используются СИД, а в к
Новости и инфо для студентов