Токи в равновесном р-n-переходе

В равновесном состоянии через р-n-переход протекают токи, вызванные движением основных и неосновных носителей заряда. Потокам носителей заряда соответствуют токи:

n n--> p – jnp ; pp--> n – jpn ; n p--> n – jns ; p n--> p – jps ;

jnp и jpn – токи основных носителей заряда, jns и jps – неосновных. Причем jnp = jns и jpn = jps и результирующий ток через р-n-переход равен нулю.

Плотность токов, связанных с движением неосновных носителей заряда, можно определить следующим образом.

Выделим на внешних границах р-n-перехода единичные площадки S (рис.6.4). Построим на них цилиндры с образующими Ln и Lр. L – диффузионная длина носителей заряда. Диффузионная длина представляет собой среднее расстояние, на которое диффундирует носитель за время своей жизни t:

,

где: D – коэффициент диффузии и t - время жизни носителей заряда (среднее время между генерацией и рекомбинацией носителя заряда).

Рассмотрим поведение электронов в р-области. Так как длина цилиндра равна Ln, то все электроны, появившиеся в выделенном цилиндре в результате тепловой генерации, доходят до границы 1 р-n-перехода (рис.6.4). Почему все электроны? Часть электронов, появившихся в цилиндре в результате хаотического теплового движения покинут его, не достигнув границы 1. Но за пределами цилиндра появляются электроны, которые в результате теплового движения попадают в цилиндр и достигают границы 1. С учетом сказанного, можно говорить, что все электроны, появившиеся в цилиндре достигают границы 1, где они подхватываются полем Ек контактной разности потенциалов и перебрасываются в n-область.

Скорость генерации электронов в условиях теплового равновесия равна скорости их рекомбинации, поэтому nро = const. Следовательно, число электронов, появляющихся в единицу времени, в единице объема в р-области равно:

.

В выделенном цилиндре длиной Ln и площадью S=1 появляется таким образом

электронов в секунду. Они доходят до единичной площадки 1и перебрасываются полем Ек в n-область. При этом возникает ток плотности

= .

Подобные рассуждения для дырок n-области приводят к соотношению:

= .

Следовательно, для равновесного р-n-перехода можно записать:

jnp=jns = q ; jpn=jps= .

Видно, что плотность тока неосновных носителей заряда определяется их концентрацией, диффузионной длиной, временем жизни и не зависит от величины контактной разности потенциалов Vк. Видно так же, что результирующий ток через р-n-переход в состоянии равновесия равен нулю.

 






Дата добавления: 2016-06-09; просмотров: 1416; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.02 сек.