Pn diode – pn junction diode
Quantitative Theorie der PN Junction -Diode:
Quantitative Theorie der Diode des PN-Übergangs-hier wird ein Ausdruck für den Gesamtstrom als Funktion der angewendeten Spannung abgeleitet, indem angenommen wird, dass die Dicke der Erschöpfungsschicht vernachlässigbar ist (dh die Breite der Barriere ist Null).
Wenn eine PN -Diode vorwärts vorgespannt ist, werden Löcher aus der P -Region in Region n injiziert. Die PN -Konzentration von Löchern im N -Region nimmt über dem PNO -thermischen Gleichgewichtswert zu. Die Konzentration des Lochs in der Region ist nicht als gegeben als
Wenn das PNO die Konzentration eines Lochs im thermischen Gleichgewichtszustand ist, ist LH die Diffusionslänge für die Löcher im Material vom Typ n und x der Abstand von der Verbindung, an der die Konzentration berücksichtigt wird.
Die Konzentration injiziert oder überschüssig von Löchern bis x = (0), P’n (0) ist als angegeben
Diese mehreren Löcher -Konzentrationskomponenten sind in Abbildung 7.13 dargestellt, was zeigt, dass die PN (x) -Konzentration exponentiell mit Abstand x im N. -Typmaterial fällt.
Der Verteilungslochstrom in der Region wird nicht als gegeben
Nehmen Sie die Ableitung der Gleichung. (7.4) und ersetzen Sie den Wert von DPN / DX in Gl. (7.6) haben wir
An der Kreuzung heißt das x = 0
Wenn a eine Materialzone in M2 ist, ist DH eine konstante Diffusion für die Löcher in M2 / s, E ist die Amplitude der Last auf den Löchern, LH ist die Diffusionslänge der Löcher im Typ n Material im Messgerät und P’n (0) ist der Überschuss der Lochkonzentration zur quantitativen Theorie der Diode der PN -PN -Junction.
Mit Boltzmanns Beziehung zur kinetischen Theorie der Gase haben wir
wobei v ist, die Spannung, die durch die PN angewendet wird, und die VT
Gl. (7.9) ist als Gesetz der Kreuzung bekannt.
Diffusionslänge:
Die Diffusionslänge ist definiert als die Entfernung, die vor der Rekombination durch freie Lastträger (Elektronen oder Löcher) zurückgelegt wird. Es kann auch als die durchschnittliche Entfernung definiert werden, die während seiner Lebensdauer τ von einem übermäßigen Ladeträger bedeckt ist.
Die LH -Diffusionslänge und die Lebensdauer τH sind miteinander verbunden wie:
Ebenso im Falle eines P-Typs-Halbleiters
Frontströmungen:
Der Gesamtdiodenstrom i bis x = 0 ist angegeben als
Wenn IHN (0) der Strom ist, der durch Löcher verursacht wird, die in den N- und IEP -Bereich (0) eintreten, ist der Strom, der durch Elektronen, die in die Region p sind, verursacht.
Gleichungen. (7.8) und (7.9)
Ebenso wie,
Gleichungen. (7.12), (7.13) und (7.14) Wir haben einen Gesamtdiodenstrom
Oder
Reverse Sättigungsstrom:
In der vorherigen Diskussion zeigt ein positiver Wert von V auf eine langfristige Verzerrung. Die Gleichung (7.15) gilt auch für die entgegengesetzte Verzerrung [dh für die negativen Werte der angelegten Spannung v].
Für eine umgekehrte Polarisationsspannung, die die VT (dh 26 mV) bei Raumtemperatur (27 ° C oder 300 K) überschreitet, ist Strom I → -i0. Somit wird I0 als umgekehrter Sättigungsstrom bezeichnet.
Die Konzentration von Löchern im Bereich vom Typ n,,
Die Elektronenkonzentration im Bereich von Typ P,
wobei ND und Na jeweils die Konzentrationen von Spender- und Akzeptorenatomen sind.
Ersetzen Sie PNO = n2i / nd und npo = n2i / na in der Gleichung. (7.16) haben wir
Wenn das VGO eine Spannung digital der verbotenen Energiedifferenz ist, ist das Ego im Volt -Elektron und das VT das Voltäquivalent der Temperatur und entspricht T / 11.600.
Für Germanium, die DH -Diffusionskonstanten und variieren ungefähr umgekehrt proportional zur Temperatur T. Folglich kann es als angegeben werden
wobei K1 eine Konstante ist, unabhängig von der Temperatur T.
In der oben genannten Diskussion wurde die Wirkung der Generation und die Rekombination der Träger im Bereich der Weltraumbelastung ignoriert. Eine solche Hypothese gilt für eine Deutschlanddiode (nicht für eine Siliziumdiode).
Für die Siliziumdiode ist ein Diffusionsstrom im Vergleich zur Stromerzeugung der Übergangsschicht vernachlässigbar, die ungefähr pro gegeben ist
wobei η ≈ 2 für kleine Ströme (bewertet) und η η ≈ 1 für wichtige Ströme.
Es gilt auch als proportional zu oder an der Stelle von N2I so
wobei K2 eine Konstante ist, unabhängig von der Temperatur T.