Прямий і зворотний струми. Вольт-амперна характеристика

Позначимо φr власну контактну різницю потенціалів збідненого шару. Якщо до р – n підключити джерело напруги U, то різниця потенціалів на межах контактного шару кристалів n- і р-типів зміниться. Включення p – n-переходу в електричний ланцюг, коли плюс джерела приєднаний до області p, а мінус – до області n, називається прямим.
Різниця потенціалів контактного шару в цьому випадку позначимо φк.п .. Включення, при якому до області p приєднаний мінус джерела, а до області n – плюс, називається зворотним. Відповідну різницю потенціалів позначають φк.о ..
Маючи на увазі, що опір кристалів невелике і всі прикладена напруга практично падає на збідненим шарі, можна записати:
φк.п. = Φк – U; φк. щ = φк – U.
Таким чином, при прямому включенні p – n-переходу різниця потенціалів на кордоні збідненого шару (потенційний бар’єр) зменшиться, а при зворотному включенні збільшиться.
Зменшення потенційного бар’єру призводить до зростання дифузного струму та зменшення зустрічного дрейфового струму. Результуючий струм (його називають прямим) збігається з дифузним.
Збільшення потенційного бар’єру призводить до зменшення дифузного струму і збільшенню дрейфового. Результуючий струм p – n-переходу і всієї замкнутої ланцюга збігається з дрейфовим струмом. Цей струм називають зворотним. Зворотний струм в сотні і тисячі разів менше прямого.
Таким чином, р – n-перехід, включений у зворотному – не пропускає. Щоб зменшити зворотний струм, треба зменшити кількість неосновних носіїв заряду. Це досягається зменшенням сторонніх (нелегір) домішок і поліпшенням структури кристала (зменшенням числа дефектів кристалічної решітки).
Вентильні властивості p – n-переходу відображаються його вольт-амперної характеристикою, що представляє залежність значення і напрямку струму від значення і полярності напруги (рис. 22).

При досягненні зворотною напругою деякого критичного значення Uкр зворотний струм зростає. Цей режим називається пробоєм р – n-переходу. Розрізняють два види пробою: електричний і тепловий.
Електричний пробій не небезпечний для р – n-переходу: при відключенні джерела зворотної напруги вентильні властивості електронно-діркового переходу повністю відновлюються. Тепловий пробій призводить до руйнування кристала і є аварійним режимом. Він виникає при недостатньому охолодженні кристала. Для боротьби з тепловим пробоєм напівпровідникові прилади забезпечуються пристроями, що підвищують тепловіддачу.
Електронно-дірковий перехід становить основу напівпровідникового приладу.

Посилання на основну публікацію