Diode pn
Teoria quantitativa del diodo della giunzione PN:
Teoria quantitativa del diodo della giunzione PN-: un’espressione per la corrente totale sarà derivata in funzione della tensione applicata supponendo che lo spessore dello strato di esaurimento sia trascurabile (vale a dire che la larghezza della barriera è zero).
Quando un diodo PN è distorto in avanti, i fori vengono iniettati dalla regione P nella regione N. La concentrazione di PN dei fori nella regione N aumenta al di sopra del suo valore di equilibrio termico PNO. La concentrazione del buco nella regione non è data come
Quando il PNO è la concentrazione di un foro nello stato di equilibrio termico, LH è la lunghezza di diffusione per i fori nel materiale di tipo N e X è la distanza dalla giunzione in cui è considerata la concentrazione.
La concentrazione iniettata o l’eccesso di fori su x = (0), p′n (0) è data come
Questi numerosi componenti di concentrazione di fori sono rappresentati nella Figura 7.13, il che mostra che la concentrazione di PN (X) diminuisce in modo esponenziale con la distanza X nel materiale di tipo N..
La corrente del foro di distribuzione nella regione non è data come
Prendi il derivato dell’equazione. (7.4) e sostituire il valore di DPN / DX in Eq. (7.6), abbiamo
All’incrocio, vale a dire x = 0
Quando A è una zona di materiale in M2, DH è una costante diffusione per i fori in M2 / S, E è l’ampiezza del carico sui fori, LH è la lunghezza di diffusione dei fori nel materiale di tipo N nel contatore e P’n (0) è l’eccesso di concentrazione di fori alla concentrazione di fori alla teoria quantitativa del dioodo della giunzione PN.
Usando la relazione di Boltzmann con la teoria cinetica dei gas, abbiamo
dove V è la tensione applicata attraverso il diodo PN e VT è l’equivalente della temperatura ed è data come
Eq. (7.9) è noto come la legge dell’incrocio.
Lunghezza di diffusione:
La lunghezza di diffusione è definita come la distanza percorsa da vettori di carico libero (elettroni o fori) prima della ricombinazione. Può anche essere definito come la distanza media coperta da un vettore di ricarica in eccesso durante la sua durata di vita τ.
La lunghezza di diffusione LH e la durata della vita τh sono collegate tra loro come:
Allo stesso modo in caso di semiconduttore di tipo p
Currenti anteriori:
La corrente del diodo totale da I a x = 0 è data come
Dove IHN (0) è la corrente causata dai fori che entrano nella regione N e IEP (0) è la corrente causata da elettroni che entrano nella regione p.
Equazioni. (7.8) e (7.9)
Allo stesso modo,
Equazioni. (7.12), (7.13) e (7.14) abbiamo una corrente di diodo totale
O
Corrente di saturazione inversa:
Nella discussione precedente, un valore positivo di V indica un pregiudizio a lungo termine. L’equazione (7.15) è anche valida per la distorsione opposta [vale a dire per i valori negativi della tensione applicata V].
Per una tensione di polarizzazione inversa che supera il VT (vale a dire 26 mV) a temperatura ambiente (27 ° C o 300 K), corrente I → -I0. Pertanto, I0 è chiamato corrente di saturazione inversa.
La concentrazione di fori nella regione di tipo N,
La concentrazione di elettroni nella regione di tipo P,
dove ND e NA sono rispettivamente le concentrazioni di atomi di donatori e accettori.
Sostituendo pNO = n2i / nd e npo = n2i / na nell’equazione. (7.16), abbiamo
Laddove il VGO sia una tensione digitale uguale alla differenza di energia proibita, l’ego nell’elettrone Volt e il VT è l’equivalente Volt della temperatura ed è uguale a T / 11.600.
Per il germanio, le costanti di diffusione DH e variano approssimativamente inversamente proporzionali alla temperatura T. Di conseguenza, può essere somministrato come
Dove K1 è una costante, indipendente dalla temperatura T.
Nella discussione di cui sopra, l’effetto della generazione e la ricombinazione dei portatori nell’area del carico spaziale sono stati ignorati. Tale ipotesi è valida per un diodo tedesco (non per un diodo di silicio).
Per il diodo in silicio, una corrente di diffusione è trascurabile rispetto alla generazione di corrente dello strato di transizione, che viene somministrato approssimativamente per
dove η ≈ 2 per piccole correnti (valutate) e η η ≈ 1 per correnti importanti.
È anche considerato proporzionale a né al posto di N2i così
Dove K2 è una costante, indipendente dalla temperatura T.