Эффекты высокого уровня инжекции
Аналитические выражения для ВАХ р-перехода в (1.49) и (1.53) выводи-
лись исходя из условия малых плотностей токов, протекающих через р-n-
переход (малый уровень инжекции).
Уровни инжекции разделяют на три вида, исходя из соотношения величин
концентрации неосновных носителей, инжектированных в базе, и равновесной
концентрации основных носителей в базе.
Для р+-n-переходов: Δpn << nn0— малый уровень инжекции, pnгр – pn0 = Δpn
≈ nn0 — средний и pnгр – pn0 = Δpn >> nn0 — высокий уровень инжекции
Процессы, происходящие в р-n-переходах при больших плотностях тока,
во многом определяют их работу и существенно видоизменяют аналитические
выражения для ВАХ р-n-переходов. Подробнее рассмотрим те эффекты, кото-рые учитываются при выводе аналитического выражения для ВАХ р-n-
перехода, работающего при высоком уровне инжекции.
Во-первых, появляется электрическое поле в базе, направление которого
способствует быстрейшему переходу неосновных носителей через базу. Появ-
ление поля вызвано следующим: в n-базу поступает такое количество неоснов-
ных носителей Δpn, которое нарушает квазинейтральность области; для ее
обеспечения из вывода базы в базовую область поступает такое же количество
основных носителей Δnn ≈ Δpn. Образуется электрическое поле, направленное
от ОПЗ в глубь базы. Покажем, что наличие электрического поля в базе такого
направления приводит к удвоению коэффициента диффузии неосновных носи-
телей в базе.
Следовательно, коэффициент диффузии неосновных носителей в базе, как
результат воздействия электрического поля, удваивается.
Во-вторых, при высоком уровне инжекции мы не можем считать, что вcе
напряжение, приложенное к нему, падает на ОПЗ р-n-перехода. Действительно,
при малых плотностях тока можно было пренебречь падением напряжения на
омических сопротивлениях эмиттерной и базовой областей, т.е. величина UrЭ +
UrБ ≈ I rБ мала.
Кроме того, дифференциальное сопротивление р-n-перехода rj = dU/dI ве-
лико, так как
обратно пропорциональна величине тока, протекавшего через р-n-переход. При
высоких плотноcтях тока величина rj уменьшается, а UrБ увеличивается. Поэто-
му напряжение, приложенное к р-n-переходу, соcтоит из суммы двух напряже-
ний: напряжения, падающего на ОПЗ р-nерехода, Uj и напряжения, падающего
на сопротивление базы UrБ.
Следует обратить внимание на то, что показатель экспоненты в данном
случае равен qU/2кТ, а не qU/кТ. Появление множителя 1/2 предполагает, что
Uj = UrБ = U/2.
Ток р-n-перехода оказался не зависящим от равновесной концентрации не-
основных носителей, а следовательно, и от концентрации примесей, он опреде-
ляется собственной концентрацией ni. Это связано с тем, что при больших
плотноcтях тока концентрация как неосновных, так и основных носителей оп-
ределяется числом инжектированных носителей и не зависит от содержанияпримесей в полупроводнике.
Для р-n-перехода с длинной базой аналитическое выражение вольт-
амперной характеристики при высоком уровне инжекции
Поиск по сайту:
|