Указания к выполнению задачи №3

Таблица №3

№ варианта	ND, см-3	NA, см-3	Vпр, В	Vобр, В	S, см2
1			0,3
2		1,	0,4
3			0,5
			0,45
5			0,6
6			0,35
7			0,55
8			0,7
9			0,65
0			0,35

Формулы и выражения, которыми можно воспользоваться при выполнении задачи №3:

Величина контактной разности потенциалов р-п перехода определяется выражением:

,

где п_п, р_р, р_п и п_р - концентрации основных и неосновных носителей тока в п и р - полупроводниках_, n_i - концентрация собственных носителей тока. При комнатной температуре примесные атомы обычно полностью ионизованы и, поэтому, концентрация основных носителей тока определяются числом примесных атомов.

Условие электронейтральности р-п перехода определяется:

,

откуда следует, что в обеих областях полупроводника, примыкающих к р-п переходу, объемные заряды равны. Ширина р-п перехода в отсутствие внешнего напряжения:

.

Как видно из (6.32), что чем выше концентрация примесных атомов, тем меньше ширина р-п перехода. Для резко несимметричного перехода, например, при условии получим:

,

т.е. переход располагается, в основном, в области полупроводника с меньшей концентрацией примесей и, тем самым, в области с меньшей концентрацией носителей тока, где падает большая часть контактной разности потенциала.

При приложение внешнего напряжения V изменяется высота потенциального барьера р-п перехода:

и одновременно меняется также ширина р-п перехода:

,

где знак «-» соответствует прямому, а «+»- обратному смещению р-п перехода. Как следует из последних выражений при прямом смещении высота барьера и ширина перехода уменьшаются, а при обратном – возрастают по сравнению с равновесным состоянием.

Напряжение пробоя можно рассчитать исходя из формулы , где l – ширина р-п перехода, - критическая напряженность электрического поля на переходе, которая для кремниевых р-п переходов примерно равна . С учетом выражения для ширины р-п перехода и пренебрегая значением по сравнению с имеем:

.

Как видно, напряжение пробоя уменьшается с ростом концентрации примесей.