Diode p n
Kwantitatieve theorie van de PN junctie diode:
Kwantitatieve theorie van de diode van de PN junction-here, een uitdrukking voor totale stroom zal worden afgeleid als een functie van de toegepaste spanning door aan te nemen dat de dikte van de uitputtinglaag te verwaarlozen is (dat wil zeggen dat de breedte van de barrière nul is).
Wanneer een PN -diode naar voren is bevooroordeeld, worden gaten geïnjecteerd uit het P -gebied in regio n. De PN -concentratie van gaten in het N -gebied neemt toe boven de PNO -thermische evenwichtswaarde. De concentratie van gat in de regio wordt niet gegeven als
Wanneer de PNO de concentratie is van een gat in de thermische evenwichtstoestand, is LH de diffusielengte voor de gaten in het materiaal van type N en X is de afstand tot de kruising waar de concentratie wordt overwogen.
De geïnjecteerde concentratie of overmaat gaten tot x = (0), P′n (0) wordt gegeven als
Deze verschillende gatenconcentratiecomponenten worden weergegeven in figuur 7.13, waaruit blijkt dat de PN (x) concentratie exponentieel daalt met afstand X in het N. -type materiaal.
Het distributiegatstroom in de regio wordt niet gegeven als
Neem de afgeleide van de vergelijking. (7.4) en vervang de waarde van dpn / dx in vergelijking. (7.6), we hebben
Bij de kruising wil dat x = 0 zeggen
Wanneer a een materiaalzone in M2 is, is DH constante diffusie voor de gaten in m2 / s, E is de amplitude van belasting op de gaten, LH is de diffusielengte van de gaten in het type N -materiaal in de meter en P’n (0) is de overmaat van gatconcentratie tot de kwantitatieve theorie van de diode van de PN van de PN van de PN -junctie.
Met behulp van de relatie van Boltzmann met de kinetische theorie van gassen hebben we
waarbij v de spanning is die wordt toegepast via de PN- en VT -diode is het equivalent van de temperatuur en wordt het gegeven als
Eq. (7.9) staat bekend als de wet van de kruising.
Diffusielengte:
De diffusielengte wordt gedefinieerd als de afstand die wordt afgelegd door vrije belastingdragers (elektronen of gaten) vóór recombinatie. Het kan ook worden gedefinieerd als de gemiddelde afstand die wordt afgevaardigd door een overtollige laaddrager tijdens zijn levensduur τ.
De LH -diffusielengte en de levensduur τH zijn aan elkaar gekoppeld zoals:
Evenzo in het geval van een P-type halfgeleider
Voorstromen:
De totale diode stroom i tot x = 0 wordt gegeven als
Waarbij IHN (0) de stroom is die wordt veroorzaakt door gaten die de N- en IEP -regio binnenkomen (0) de stroom is die wordt veroorzaakt door elektronen die de regio binnenkomen p.
Vergelijkingen. (7.8) en (7.9)
Op dezelfde manier,
Vergelijkingen. (7.12), (7.13) en (7.14) We hebben een totale diodestroom
Of
Omgekeerde verzadigingsstroom:
In de vorige discussie duidt een positieve waarde van V aan een lange termijn vooringenomenheid. De vergelijking (7.15) is ook geldig voor de tegenovergestelde bias [dat wil zeggen voor de negatieve waarden van de toegepaste spanning v].
Voor een omgekeerde polarisatiespanning die de VT overschrijdt (dat wil zeggen 26 mV) bij kamertemperatuur (27 ° C of 300 K), stroom I → -I0. I0 wordt dus de omgekeerde verzadigingsstroom genoemd.
De concentratie van gaten in het gebied van type n,
De concentratie van elektronen in het gebied van type P,
waarbij ND en NA respectievelijk de concentraties van donor- en acceptorsatomen zijn.
PNO vervangen = n2i / nd en npo = n2i / na in de vergelijking. (7.16), we hebben
Waarbij de VGO een spanning is die digitaal gelijk is aan het verboden energieverschil, is het ego in het volt -elektron en de VT het volt -equivalent van de temperatuur en is gelijk aan t / 11.600.
Voor Germanium kunnen de DH -diffusieconstanten en variëren ongeveer omgekeerd evenredig met temperatuur T. Bijgevolg kan deze worden gegeven als
waarbij K1 een constante is, onafhankelijk van temperatuur T.
In de hierboven genoemde discussie werd het effect van de generatie en de recombinatie van de dragers op het gebied van ruimtebelasting genegeerd. Een dergelijke hypothese is geldig voor een Duitsland -diode (niet voor een siliciumdiode).
Voor de siliciumdiode is een diffusiestroom te verwaarlozen in vergelijking met de huidige generatie van de overgangslaag, die ongeveer per
waarbij η ≈ 2 voor kleine stromen (geëvalueerd) en η η ≈ 1 voor belangrijke stromen.
Het wordt ook geacht evenredig aan noch op de plaats van N2i dus
waarbij K2 een constante is, onafhankelijk van temperatuur T.