Носителей увеличивается

Инерционность запирания диода связана с эффектом накопления носителей заряда, который заключается в следующем. При протекании через диод прямого тока через р — n-переход осуществляется инжекция носителей и образуется избыточная концентрация неосновных носителей, возрастающая с увеличением прямого тока. При переключении напряжения на обратное эти неосновные носители в первый момент увеличивают обратный ток и способствуют снижению обратного сопротивления. Постепенно концентрация неосновных носителей уменьшается за счет рекомбинации и ухода через р — n-переход. После окончания рекомбинации обратное сопротивление и ток восстанавливаются до стационарных значений. Кроме того, на инерционность диода в импульсном режиме оказывает влияние барьерная емкость, уменьшение которой может быть достигнуто уменьшением площади р — я-перехода.

Поскольку вся примесь уже активирована, то при дальнейшем повышении температуры концентрация электронов остается практически лостоянной, что соответствует qn=const в (2.1). Следовательно, теперь а„ будет уменьшаться, поскольку подвижность носителей уменьшается с ростом температуры.

Процесс рекомбинации неравновесных носителей заряда характеризуется их временем жизни т. Уменьшение начальной концентрации избыточных носителей заряда Апнач (после отключения источника их генерации, например облучения) происходит по экспоненциальному закону: An(t) = Дл,^ ехр (—f/r), т.е. за интервал времени г концентрация избыточных носителей уменьшается в е = 2,718 раз. Некоторые примеси (золото, платина, медь и др.) создают локальные энергетические уровни в середине запрещенной зоны, называемые ловушками ( 7, б), значительно ускоряющие процесс рекомбинации и уменьшающие время жизни. В этом случае рекомбинация происходит в два этапа — сначала электрон переходит на энергетический уровень ловушки 7, затем с уровня ловушки в валентную зону 5. Легирование золотом используют для уменьшения времени жизни в кремнии. В полупроводниках - г = 10'10 -1ГГ3 с.

Поэтому с увеличением температуры в этом диапазоне температур подвижность носителей уменьшается ( 1.10).

При подключении вывода базы к внешней схеме ток базы может изменяться при освещении фототранзистора. Степень изменения этого тока зависит от сопротивлений в цепи базы. Изменение тока базы происходит в результате выхода неравновесных электронов из нее во внешнюю базовую цепь. В результате накопленный в базе заряд основных носителей уменьшается, что уменьшает усиление фототока.

При подаче напряжения между истоком / и стоком 4* в полупроводниковой пленке возникают токи, ограниченные пространственным зарядом. С помощью затвора в пленке создается поперечное поле. В результате часть подвижных носителей оказывается связанной на поверхности пленки, а плотность подвижных носителей уменьшается. При подаче на затвор постоянного смещения и переменного сигнала прибор становится усилительным элементом.

называется дуффузионной длиной электронов в дырочном полупроводнике. Диффузионная длина определяет расстояние от границы стержня, на котором концентрация неравновесных носителей уменьшается в в раз по сравнению с ее граничным значением. Диффузионная длина неосновных носителей является важным электрофизическим параметром полупроводника. Она увеличивается с ростом времени жизни и коэффициента диффузии.

При относительно низких температурах, когда можно пренебречь тепловой генерацией носителей, удельная электропроводность примесного полупроводника определяется главным образом примесной составляющей удельной электропроводности, т. е. концентрацией и подвижностью основных носителей заряда (участок / на рис, 2.7). С увеличением температуры подвижность носителей уменьшается, так как возрастает число столкновений носителей с атомами кристаллической решетки (сокращается средняя длина свободного пробега). В связи с этим удельная электропроводность полупроводника несколько снижается (участок // на 2.7). В области положительны» температур наряду с примесной проводимостью все большую роль начинает

3) от диффузионной длины дырок Lp и электронов Ь„ (диффузионной длиной называют расстояние от границы p-n-перехода, на котором концентрация продиффундировавших носителей уменьшается в е раз вследствие рекомбинации),

При подаче напряжения между истоком / и стоком 4* в полупроводниковой пленке возникают токи, ограниченные пространственным зарядом. С помощью затвора в пленке создается поперечное поле. В результате часть подвижных носителей оказывается связанной на поверхности пленки, а плотность подвижных носителей уменьшается. При подаче на затвор постоянного смещения и переменного сигнала прибор становится усилительным элементом.

При обратном смещении концентрация неосновных носителей уменьшается по сравнению с равновесными значениями по аналогичному закону. Процесс «отсоса» неосновных носителей называется экстракцией.

Если создаваемое внешним источником электрическое поле в р — «-переходе совпадает по направлению с внутренним ( 1.5, в), то высота потенциального барьера для основных носителей увеличивается ( 1.5, е). Для неосновных носителей потенциальный барьер в р — га-переходе вообще отсутствует. Поэтому неосновные носители заряда будут втягиваться электрическим полем в р — «-переход и проходить через него в соседнюю область, происходит так называемая экстракция.

в примесной зоне. 168. Правильно. Е! рассуждениях следует учитывать валентность примеси. 170. Чем выше концентрация примеси, тем интенсивнее диффузия носителей. 171. Нелинейность связана с односторонней проводимостью ju-/,-перехода. 172. При ударной ионизации образуются неосновные носители зарядов. 173. Диффузия носителей возможна только при плотном соединении. 174. Сплавление — один из основных методои изготовления этих диодов. 175. У германиевого диода уменьшаемся почти до нуля. 176. Пробивное напряжение определяется свойствами р-я-перехода. 177. Правильно, точечные диоды работают только при малых токах. 178. Диоды с отрицательным сопротивлением используют в генераторах. 179. Этими буквами маркируют варикапы и стабилитроны. 180. Существенны также тин и концентра шя примеси. 181. Правильно. 182. Правильно, коллекторный переход включается в обратном направлении. 183. На коллекторе транзистора типа п-р-п должен быть плюс. 184. Правильно, коэффициент усиления по току меньше единицы. 185. Коэффициенты усиления по току для разных схем различны. 186. В этой схеме коэффициет усиления по мощности больше единицы. 187. Повторите определение выходной характеристики. 188. Для переходных характеристик /,— независимая переменная. 189. Правильно, /ьпар.шетры используют в схемах замещения. 190. Правильно, схема с общим коллектором не усиливает напряжения. 191. Прямое включение не позволяет менять размеры канала. 192. Правильно, проводимость канала И, следовательно, ток стока уменьшаются. 103. Есть транзисторы, у которых входное сопротивление больше. 194. Правильно. 195. Правильно, при малых токах чти коэффициенты близки к нулю. 196. Буквой Т обозначают биполярный транзистор. 197. Правильно. 198. Транзисторы широко применяют в высокочастотных схемах. 199. Полевые транзисторы, как правило, рассчитаны па малые токи. 200. Правильно. 201. Вы не учли массу атом;, воюрода. 202. Размеры электрона сравнимы с размерами ядра г том а. 203. Следует отметить еще волновые и корпускулярные свойства. 204. Найдите более точный и полный ответ. 205. Учтите, что длина волны зависит от массы. 206, Правильно, квант излучение обязательно равен разности энергий этих орбит, 207. Скорость э.1 ектропа определяется значением энергии уровня. 208. Правильно. Максимальная энергия уровня равна нулю. 209. В кристалле электрон взаимодействует с еще более значительным количествен других частиц. 210. Правильно. 211. В этих условиях нет свободных носителей заряда. 212. Правильно. У изолятора запрещенная зон] значительна. 213. Правильно. Вспомните также роль дефектов кристаллической решетки. 214. Правильно, дефекты образуют подуровни в запрещенной зоне, что облегчает переход электронов в зону проводимости. 215. Найдите более полный ответ. 216. Правильно. 217. Вы ошиблись в рассуждениях. 218. Правильно, при рассуждениях надо учитывать валентность примеси. 219. Правильно. 220. Учтите, что диффузия носителей увеличивается. 221. Правильно, вентильные свойства определяют изгиб характеристики. 222. Правильно. 223. Укажите более важное достоинство. 224. Диффузия применяется при изготовлении плоскостных диодов. 225. У кремниевого диода — несколько увеличивается. 226. Для выпрямления высокочастотных токов применяются точечные диоды. 227. При пробое вари «ты теряют свои свойстна. 228. Используют только диоды, у которых есть участок отрицательного сопротивления. 229. От типа "ранзистора зависит полярность, но не направление включения. 230. Ответ неполный. 231. Ток базы уве-

К числу фотоприемников относятся фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры и другие приборы. В § 1.1 было упомянуто явление термогенерации, т. е. перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости при нагреве. Аналогичный переход может произойти, если на слой полупроводника воздействовать светом. В результате увеличения числа неосновных носителей увеличивается проводимость вещества (появление фотопроводимости). При облучении светом р-п перехода уве-

Если созданное внешним источником электрическое поле в р-л-переходе совпадает по направлению с диффузионным ( 2.1, в), то высота потенциального барьера для основных носителей увеличивается ( 2.1,е). Однако для неосновных носителей, т. е. для дырок в «-области и для электронов в р-об-ласти, потенциальный барьер в р-л-переходе вообще отсутствует. Неосновные носители заряда втягиваются электрическим полем в р-л-переход и проходят через него в соседнюю область — происходит так называемая экстракция. При этом через р-л-переход будет идти обратный ток, который относительно мал из-за малой концентрации неосновных носителей заряда в прилегающих к р-л-переходу областях.

Время задержки и нарастания для тиристора с резистивной нагрузкой определяется следующими процессами. При подаче положительного импульса на управляющий электрод возникает ин-жекция электронов из катодной области п2 в базу Рч (6.5,а), причем в начальный момент эта инжекция происходит в непосредственной близости от контакта управляющего электрода. Пройдя базу р2, электроны втягиваются электрическим полем перехода П2 и выбрасываются в «i-базу, сообщая ей отрицательный заряд и тем самым увеличивая инжекцию дырок из области р\. Дырки из р\ пересекают широкую пгбазу, переход Я2, р2-базу; достигая перехода ПЗ, они будут увеличивать инжекцию электронов ( 6.5,6). Это продолжается до тех пор, пока ток/А не достигнет значения тока удержания, после чего прибор включается. Поскольку этот процесс является циклически нарастающим, то инжекция носителей увеличивается с обоих эмиттеров, что в конечном счете приводит к образованию шнура высокопроводящей электронно-дырочной плазмы в небольшой области катода вблизи управляющего электрода ( 6.5,0). В этих условиях проводимость этой области нарастает, если даже выключить импульс тока в цепи УЭ. Время задержки определяется явлениями, происходящими в течение первых двух стадий рассмотренных процессов ( 6.4,а и б).

Обратный ток. При приложении к р—/г-переходу обратного смещения V < 0 потенциальный барьер перехода для основных носителей увеличивается на величину —qV ( 8.14, в). Это вызывает изменение в exp (qVlkT) раз потока основных носителей пп_+р и Рр-+п и плотностей токов jn-*puip-*n> отвечающих этим потокам. Последние будут равны

К числу фотоприемников относятся фотодиоды, фототранзисторы, фототкристоры и другие приборы. В § 1.1 было упомянуто явление термогенерации, т. е. перехода электрона из валентной зоны в зону проводимости при нагреве. Аналогичный переход может произойти, если на слой полупроводника воздействовать светом. В результате увеличения числа неосновных носителей увеличивается проводимость вещества (появление фотопроводимости). При облучении светом р-п перехода уве-

Приложение отрицательного потенциала к затвору вызывает появление канала р-типа между истоком и стоком. Практически весь поток падающего излучения поглощается в области р-канала. Потенциальный барьер канал — подложка разделяет носители. Время жизни неравновесных носителей увеличивается (и тем больше, чем больше ^з I) • Инерционность релаксации возрастает. Граничная частота в данном случае может изменяться на 3—4 порядка.

инжекции носителей в такой полупроводник происходит их захват на ионизированные центры, вследствие чего концентрация ионизированных центров уменьшается. Наряду с изменением степени заполнения примесных центров происходит повышение концентрации свободных носителей, и как следствие, дополнительное экранирование заряда рассеивающих центров. Вследствие этого действие рассеивающих центров ослабляется и подвижность носителей возрастает. Соответственно уменьшается рассеяние на ионизированных центрах и подвижность инжектированных носителей увеличивается с ростом их концентрации в полупроводнике. Отметим, что рассеяние уменьшается для обоих типов носителей — основных и неосновных, т. е. растут ц,„ и цр, а их отношение Ь можно считать постоянным. Поэтому с ростом тока растет не только Lp, но также и а„.

му полю, и, кроме того, они имеют отрицательный заряд. Поэтому дрейфовый ток электронов протекает в прямом направлении. Дырки перемещаются в направлении электрического поля и имеют положительный заряд. Следовательно, дрейфовый ток дырок также совпадает с направлением поля. С другой стороны, если диффузионный градиент положительный (концентрация носителей увеличивается слева направо), то носители переме-

Насыщение дрейфовой скорости и отрицательная дифференциальная подвижность носителей. При увеличении напряженности электрического поля кинетическая энергия носителей увеличивается. В слабых электрических полях происходит в основном упругое рассеяние носителей на ионах примеси и на длинноволновых акустических фононах. При упругом рассеянии потери энергии носителей не происходит. По мере увеличения кинетической энергии повышается вероятность неупругого рассеяния на оптических фононах. В кремнии, например, при испускании одного оптического фонона электрон теряет энергию около 60 мэВ. Кинетическая энергия носителей, приобретенная в электрическом поле, в результате испускания оптических фо-нонов передается кристаллической решетке. В стационарном состоянии прирост приобретенной носителями энергии уравновешивается ее уменьшением за счет передачи решетке. Если кинетическая энергия носителей становится больше тепловой энергии решетки кристалла, то такие носители называются горячими электронами (или дырками). Функция распределения горячих электронов отличается от функции распределения Максвелла— Больцмана (или распределения Ферми — Дирака).Однако, если в результате интенсивных электрон-электронных столкновений в кристалле происходит быстрое выравнивание энергий между электронами, то можно воспользоваться формулой распределения Максвелла — Больцмана, подставив в нее эффективную температуру электронов Те, которая превышает температуру кристаллической решетки.

Влияние горячих носителей. Как мы уже знаем, для того, чтобы электрическое поле в канале оставалось неизменным по мере уменьшения длины канала, в соответствии с правилом масштабирования необходимо понижать напряжение стока. Однако на практике для работы БИС используются стандартные постоянные напряжения. Следовательно, при уменьшении длины канала напряженность электрического поля в канале возрастает, кинетическая энергия носителей увеличивается и в канале появляются так называемые горячие электроны (или дырки).