Вольт – амперная характеристика идеального р-п-перехода (идеального полупроводникового диода)

Для включения р-п-перехода в электрическую цепь на кристалл с обеих сторон наносят специально изготовленные контакты, имеющие очень малое сопротивление. В результате получают полупроводниковый диод.

Если к диоду подключить источник электропитания, то через него будет протекать ток I , зависящий от подаваемого напряжения U.

В зависимости от значения и полярности питающего напряжения изменяется высота барьера в р-п-переходе при неизменной полярности двойного слоя зарядов.

Ток неосновных носителей «скатывающихся» с барьера остаётся постоянным при изменении высоты барьера, а ток основных носителей «взбирающихся» на барьер, очень чувствителен к его высоте: – при повышении барьера он быстро уменьшается до нуля, а при понижении барьера может возрасти на несколько порядков.

При прямом включении р-п-перехода внешнее электрическое поле направлено против и ток основных и неосновных носителей становится

,

.

22 – 2

Общий ток через р-п-переход

.

При обратном включении диода внешнее электрическое поле усиливает существующее в приграничной области электрическое поле и высота энергетического порога увеличивается до . Ток основных носителей уменьшается, при практически неизменном токе неосновных носителей, который лимитируется очень малым числом неосновных носителей.

При некоторых значениях отрицательного напряжения U ток через р-п-переход стремится к насыщению: I_НАС= I_НЕОСН .

При очень больших значениях обратного напряжения может произойти пробой р-п-перехода : U_C – напряжение пробоя.

При пробое полупроводника, так же как и при пробое диэлектрика очень большая напряжённость электрического поля ускоряет электрон на очень малом расстоянии до энергий, способных выбить другой электрон из ковалентной связи, что вскоре приводит к образованию электронной лавины. Явление пробоя можно использовать в полупроводниковых стабилизаторах напряжения.

22 - 3

а) – прямое включение: дырки и электроны всё время подходят к границе раздела, где рекомбинируют.

б) – обратное включение: дырки и электроны ушли от границы раздела и их больше нет.