Diodo pn
Teoria quantitativa do diodo de junção PN:
A teoria quantitativa do diodo da junção Pn-here, uma expressão para a corrente total será derivada em função da tensão aplicada, assumindo que a espessura da camada de exaustão é insignificante (ou seja, que a largura da barreira é zero).
Quando um diodo PN é tendencioso para a frente, os orifícios são injetados da região P na região n. A concentração de PN de orifícios na região N aumenta acima do seu valor de equilíbrio térmico de PNO. A concentração de buraco na região não é dada como
Quando o PNO é a concentração de um orifício no estado de equilíbrio térmico, o LH é o comprimento da difusão para os orifícios no material do tipo N e X é a distância da junção em que a concentração é considerada.
A concentração injetada ou excedente de orifícios para x = (0), p’n (0) é dada como
Esses componentes de concentração de vários orifícios estão representados na Figura 7.13, o que mostra que a concentração de PN (x) cai exponencialmente com a distância x no material do tipo N..
A corrente do orifício de distribuição na região não é dada como
Pegue a derivada da equação. (7.4) e substitua o valor de DPN / DX na Eq. (7.6), nós temos
No cruzamento, ou seja, x = 0
Quando A é uma zona de material em M2, o DH é uma difusão constante para os orifícios em M2 / S, E é a amplitude da carga nos orifícios, o LH é o comprimento da difusão dos orifícios no material do tipo N no medidor e o P’N (0) é o excesso de concentração da teoria quantitativa do diodo do Pn Junction.
Usando o relacionamento de Boltzmann com a teoria cinética dos gases, temos
onde v é a tensão aplicada através do diodo PN e VT é o equivalente à temperatura e é dado como
Eq. (7.9) é conhecido como a lei da junção.
Comprimento de difusão:
O comprimento da difusão é definido como a distância percorrida por portadores de carga livre (elétrons ou orifícios) antes da recombinação. Também pode ser definido como a distância média coberta por um excesso de transportadora de carregamento durante sua vida útil τ.
O comprimento da difusão de LH e a vida útil τh estão ligados entre si como:
Da mesma forma no caso de um semicondutor do tipo P
Correntes frontais:
A corrente total do diodo i a x = 0 é dada como
Onde IHN (0) é a corrente causada por orifícios que entram na região N e IEP (0) é a corrente causada por elétrons que entram na região p.
Equações. (7.8) e (7.9)
Da mesma maneira,
Equações. (7.12), (7.13) e (7.14) Temos uma corrente total de diodo
Ou
Corrente de saturação reversa:
Na discussão anterior, um valor positivo de v indica um viés de longo prazo. A equação (7.15) também é válida para o viés oposto [ou seja, para os valores negativos da tensão aplicada v].
Para uma tensão de polarização reversa que exceda o TV (ou seja, 26 mV) à temperatura ambiente (27 ° C ou 300 K), corrente i → -i0. Assim, i0 é chamado de corrente de saturação reversa.
A concentração de orifícios na região do tipo n,
A concentração de elétrons na região do tipo P,
onde ND e NA são respectivamente as concentrações de átomos de doador e aceitadores.
Substituindo PNO = N2I / ND e NPO = N2I / Na na equação. (7.16), nós temos
Onde o VGO é uma tensão digitalmente igual à diferença de energia proibida, o ego no elétron volts e a TV é o equivalente a volt da temperatura e é igual a T / 11.600.
Para o germânio, as constantes de difusão de DH e variam aproximadamente inversamente proporcionais à temperatura T. consequentemente, pode ser dado como
onde K1 é uma constante, independente da temperatura T.
Na discussão feita acima, foi ignorado o efeito da geração e a recombinação dos portadores na área de carga espacial. Essa hipótese é válida para um diodo da Alemanha (não para um diodo de silício).
Para o diodo de silício, uma corrente de difusão é insignificante em comparação com a geração atual da camada de transição, que é dada aproximadamente por
onde η ≈ 2 para pequenas correntes (avaliadas) e η η ≈ 1 para correntes importantes.
Também é considerado proporcional a nem no local de N2i
onde K2 é uma constante, independente da temperatura T.