Носителей происходит

Поскольку в примесном (легированном) полупроводнике энергия ионизации атомов легирующей примеси невелика, то уже при температуре, значительно ниже комнатной, все атомы примеси ионизированы и число свободных носителей практически равно числу примесных (донорных или акцзпторных) атомов:

Поскольку рп мала (ширина запрещенной зоны AW велика и генерация собственных носителей полупроводника затруднена, как установлено при рассмотрении электропроводности чистых полупроводников), то пп&Ыл. Таким образом, концентрация основных носителей практически равна концентрации атомов примеси, поскольку в рабочем

При дальнейшем повышении температуры наступает истощение примеси — полная ее ионизация. Собственная же электропроводность заметно еще не проявляется. В этих условиях концентрация свободных носителей практически от температуры не зависит и температурная зависимость удельной проводимости полупроводника

В структуре транзистора можно выделить активную область базы, лежащую под эмиттером, где поток неосновных носителей практически одномерный и где протекают основные процессы токопереноса. В пассивной и периферийной областях базы П1 и П2 имеют место краевые эффекты, которые учитываются дополнительно.

Большинство полупроводниковых приборов может нормально функционировать только в том температурном диапазоне, который соответствует области 2 ( 1.5), когда концентрация основных носителей практически не зависит от температуры и равна концентрации примесей. Поэтому границы области 2 определяют максимальную и минимальную рабочие температуры полупроводниковых приборов.

Основной эффект воздействия радиации на полупроводниковые приборы — уменьшение времени жизни неосновных носителей — практически не изменяет туннельную ветвь ВАХ туннельных диодов, так как туннельный ток не зависит от времени жизни неосновных носителей. Уменьшение концентрации доноров и акцепторов по сравнению с исходными под воздействием ИИ невелико, если Фн<106 см~2. Например, при облучении быстрыми нейтронами германиевого туннельного диода при Фн = 9,5-106 см-2 ток /п изменяется только на 4 %.

На какие бы высокие уровни в зоне проводимости ни возбуждались электроны под действием света, ионизирующих частиц и т. д., они очень быстро (за »10~и —10~12 с) опускаются к дну зоны проводимости и распределяются по энергиям так же, как и равновесные носители; неравновесные дырки соответственно поднимаются к потолку валентной зоны. Поэтому свойства избыточных носителей практически ничем не отличаются от свойств равновесных носителей. В частности, если появление избыточных носителей не изменяет невырожденного характера га-. за свободных носителей, то для

Обратный ток в />-л-переходе вызывается неосновными носителями одной из областей, которые, дрейфуя в электрическом поле области объемного заряда, попадают в область, где они уже являются основными носителями. Так как концентрация основных носителей существенно превышает концентрацию неосновных, то появление незначительного дополнительного количества основных носителей практически не изменит равновесного состояния полупроводника. Таким образом, обратный ток зависит только от количества неосновных носителей, появляющихся на границах области объемного заряда. Внешнее приложенное напряжение определяет скорость перемещения этих носителей из одной области в другую, но не число носителей, проходящих через переход в единицу времени. Следовательно, обратный ток через переход является током проводимости и не зависит от высоты потенциального барьера, т. е. он остается постоянным при изменении обратного напряжения на переходе. Этот ток называется током насыщения и обозначается /o6p=/f.

Поскольку рп мала (ширина запрещенной зоны &W велика и генерация собственных носителей полупроводника затруднена, как установлено при рассмотрении электропроводности чистых полупроводников), то Пп^Мд. Таким образом, концентрация основных носителей практически равна концентрации атомов примеси, поскольку в рабочем

1. Коэффициент усиления биполярных транзисторов из-за снижения коэффициента инжекции резко уменьшается в области больших токов. С ростом предельно допустимого запираемого напряжения эта проблема еще более усугубляется. Крутизна полевых транзисторов с коротким каналом из-за ограничения скорости движения носителей практически неизменна в области рабочих токов. Это обеспечивает большую устойчивость полевых транзисторов к токовым перегрузкам по сравнению с биполярными.

фоторезисторов, прчмерно в ]^2 раз вследствие того, что через р — я-переход переносятся только неосновные носители. Ток основных носителей практически равен нулю. При низких частотах модуляции света и сопротивлении нагрузки RH, много большем сопротивления фотодиода ЯфЯ, обнаружительную способность можно определить из следующего соотношения:

С возрастанием плотности тока в эмиттере (где она является наибольшей из-за малых размеров эмиттера) начинает проявляться эффект оттеснения тока к краям эмиттерной области. Это вызывается омическим падением напряжения в материале базы вблизи эмиттерного р — «-перехода, где плотность тока также велика,, а объемное сопротивление значительно выше. В результате край эмиттера преобретает большее прямое смещение, чем середина площади эмиттера. Таким образом,, инжекция носителей происходит преимущественно по периметру эмиттера и электрически активным становится только его край.

В р — «-переходе при быстрых изменениях напряжения и тока процесс установления распределения носителей происходит не мгновенно, т. е. р —- n-переход имеет инерционные свойства. При образовании р — «-перехода возникают объемные заряды, которые создаются неподвижными ионизированными атомами примесей. Физическую модель р — «-перехода для этого случая можно представить в виде плоского конденсатора, обкладками которого служат проводящие области « и р, а изолятором — обедненный носителями слой объемного заряда с большим сопротивлением.

Если в некоторой части полупроводника имеются неравновесные носители, появляется диффузионный поток этих носителей в близлежащую область, где их нет или концентрация их мала. При движении этих носителей происходит и перенос заряда, т.е. проходит электрический ток в полупроводнике. Электрический ток, возникающий при диффузии носителей заряда в полупроводнике, называют диффузионным. Плотность его для электронов и дырок в направлении х равна }п дифф = = qDп (Дп/Дх),/рдифф = — qDp (Др/Дл),где О„и Dp — коэффициенты диффузии электронов и дырок, а (Дл/Дх) и (Др/Дх) - изменения их концентраций на единицу длины в направлении х.

точных носителей заряда в базах. Выключение тиристора производят: разрывом цепи анодного тока или уменьшением тока до /ВЫкл (исчезновение избыточных носителей происходит вследствие их рекомбинации) ; изменением полярности анодного напряжения (рассасывание избыточных носителей ускоряется переходным обратным током); подачей запирающего (обратного) напряжения на управляющий электрод (такой способ выключения связан с особенностями конструкции тиристора и предусмотрен только у запираемых триодных тиристоров).

участки с максимальной концентрацией в середине базы, поэтому диффузия носителей происходит и в сторону эмиттерного перехода. Это вызывает усиление рекомбинации носителей заряда в базе, вследствие чего уменьшается эмиттерная составляющая тока, переданного в коллектор (/Кр), а следовательно, уменьшится коэффициент передачи тока эмиттера а. Инерционность процессов в базе приводит также к фазовому сдвигу между токами 1Эр и /К;„ поэтому Я21Б становится величиной комплексной.

внести свой вклад в общий ток неосновных носителей заряда фотодиода. Ток неосновных носителей, вызванный освещением, не зависит от напряжения, приложенного к р -n-переходу, он пропорционален световому потоку и называется световым током или фототоком. При этом следует отметить, что одновременно с процессом генерации пар носителей заряда происходит и их рекомбинация. Поэтому достигнут p-n-перехода и перейдут через него только те носители, диффузионная длина которых L больше ширины области р или п. Кроме того, интенсивность света уменьшается по глубине облучаемого тела, поэтому генерация пар носителей происходит в основном на внешней облучаемой поверхности. Если ширина облучаемой области меньше диффузионной длины дырок, что соответствует реальным структурам фотодиодов, фототек в фотодиоде будет обусловлен движением дырок области п.

Образование свободных электронов и дырок — генерация носителей заряда — происходит при воздействии теплового хаотического движения атомов кристаллической решетки (тепловая генерация), при воздействии поглощенных полупроводником квантов света (световая генерация) и других энергетических факторов. Так как полупроводник всегда находится под действием всех этих факторов или хотя бы одного (7' Ф 0), генерация носителей происходит непрерывно.

Одновременно с процессом диффузии неравновесных носителей происходит процесс их рекомбинации. Поэтому избыточная концентрация уменьшается в направлении от места источника этой избыточной концентрации носителей. Расстояние, на котором при одномерной диффузии в полупроводнике без электрического поля в нем избыточная концентрация носителей заряда уменьшается вследствие рекомбинации в е = 2,718 ... раза, называют диффузионной длиной (L). Иначе говоря, это расстояние, на которое носитель диффундирует за время жизни. Таким образом, диффузионная длина связана с временем жизни носителей соотношениями

Процесс рассасывания накопленных носителей происходит значи-

С уменьшением длины волны падающего на фотодиод света растет показатель поглощения узкозонного полупроводника. Глубина проникновения квантов в этот полупроводник уменьшается. Генерация неравновесных носителей происходит только вблизи гетероперехода.

фузионная емкость. Такое название отражает то, что изменение заряда неосновных носителей происходит в результате диффузии. Например, диффузия носителей от границ перехода увеличивает полные заряды дырок Qp в л-области и электронов Qn в р-области. Для несимметричного р+-п- переход a QP^>Qn (см. 2.7,6, где площади под кривыми пропорциональны инжектированным зарядам). В этом случае диффузионная емкость определяется зарядом неосновных носителей QP, накопленных в базе. Для р-и-перехода с «толстой» базой (W^^Lp), интегрируя распределение &рп(х) (2.10) с учетом (2.7), получаем