Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Параметры и модель р-n-перехода в динамическом режиме
3.6.1. Дифференциальное сопротивление Оно определяется выражением Rдиф = dU/dI и характеризует крутизну ВАХ (рис. 3.19,а) в рассматриваемой точке (Rдиф обратно пропорциональна производной dI/dU). Для идеализированного перехода по формуле (3.40) можно получить аналитическое выражение (3.51) Для прямой ветви ВАХ, где I >>I0, (3.51 a) При комнатной температуре jT = 0,026 В. Выразив I в миллиамперах, получим широко используемую для оценок формулу (3.52) При прямом напряжении Rдиф мало и убывает с ростом напряжения, а при обратном очень велико. Дифференциальное сопротивление называют также сопротивлением переменному току.
3.6.2. Барьерная емкость Обедненный слой перехода подобен конденсатору, так как в нем «связаны» равные по величине, но противоположные по знаку заряды ионов акцепторов Qa и доноров Qд (|Qa| = Qд). Так как эти заряды определяют потенциальный барьер, то и емкость называется барьерной. По определению ток смещения Iсм =ee0 дЕ/дt = дQ / дt. Это соотношение можно записать в виде (3.53) где (3.54) называется дифференциальной барьерной емкостью р-п-перехода. Если приращение напряжения мало, то изменения толщины слоя DIр и DIn малы. Следовательно, можно считать, что переход эквивалентен конденсатору, «обкладками» которого являются тонкие слои DIр и DIn, находящиеся на расстоянии, равном исходной толщине обедненного слоя I (DIр << I, DIn << I). Приращение заряда DQ происходит на этих «обкладках», так как между ними нет изменения зарядов. Общая формула для барьерной емкости как емкости плоского конденсатора: (3.55) Подставив в (3.55) толщину перехода I из формулы (3.15) и произведя преобразования, получим зависимость Сб от напряжения и других параметров для резкого р-n-перехода: (3.56) Зависимость Сб от напряжения (вольт-фарадная характеристика) показана на рис. 3.21. Значение барьерной емкости пои U = 0 (3.57) Используя (3.57), можно переписать (3.56) в более простом виде: (3.58)
3.6.3. Диффузионная емкость Эта емкость связана с наличием в р- и n-областях избыточных носителей. На рис. 2.8 было показано распределение неравновесных и избыточных неосновных и основных носителей в областях. При прямом напряжении происходит процесс инжекции неосновных носителей (рис. 3.22,а). Появляются избыточные концентрации неосновных носителей в каждой области и в соответствии с условием электрической нейтральности равные им избыточные концентрации основных носителей. Таким образом, в n-области (как и в конденсаторе) оказываются в равном количестве положительный заряд избыточных дырок (неосновные носители) и отрицательный заряд избыточных электронов (основные носители). Аналогично р-область ведет себя как конденсатор с отрицательным зарядом избыточных электронов (неосновные носители) и равным ему положительным зарядом избыточных дырок (основные носители). Процесс накопления избыточных зарядов – инерционный процесс, связанный с временем жизни неосновных носителей. Это накопление принято характеризовать дифференциальной диффузионной емкостью, которая учитывает изменение избыточных носителей (дырок и электронов) в обеих областях при изменении напряжения: (3.60) Используя формулы (3.35) для распределения избыточных носителей вне перехода и формулы (3.60) и (3.7), получаем (3.61) (3.61а) Но для идеализированного р-n-перехода jТ/I – дифференциальное сопротивление Rдиф (3.51 а), поэтому (3.62) Через барьерную емкость протекают токи смещения, в то время как через диффузионную емкость – ток носителей. Диффузионная емкость отражает инерционность процесса накопления и рассасывания избыточных носителей в областях р-n-структуры. Поэтому диффузионную емкость называют иногда «фиктивной» емкостью, формально позволяющей описать инерционные свойства р-n-перехода. При этом также говорят о зарядке и разрядке этой емкости, как для обычного конденсатора.
3.6.4. Малосигнальная модель p-n-перехода На рис. 3.23,а изображена нелинейная электрическая модель (или эквивалентная схема) p-n-перехода, содержащая безинерционный диод (или зависимый генератор тока), ВАХ которого представляется уравнением (3.43), параллельно включенные емкости Сб и Сдф, также зависящие от напряжения. Модель называется линейной, если к р-n-переходу прикладывается переменное синусоидальное напряжение малой амплитуды (малый сигнал). Линейная модель (рис. 3.23,б) отличается от нелинейной тем, что вместо идеализированного p-n-перехода включено дифференциальное сопротивление Rдиф, представляющее собой сопротивление перехода на переменном токе.
|