- •Полупроводниковые приборы
- •Полупроводники
- •Электронно-дырочный переход
- •Вентильное свойство идеального p-n перехода
- •Емкость идеального p-n перехода
- •Полупроводниковый диод
- •Вольт-амперная характеристика реального p-n перехода. Пробой
- •Полупроводниковые приборы с одним выпрямляющим переходом
- •Биполярный транзистор
- •Полевые транзисторы
- •Особенности мощных высоковольтных транзисторов
- •Однопереходные транзисторы
- •Тиристоры
- •Усилители
- •Каскадирование как принцип построения электронных устройств
- •Классификация усилителей
- •Основные параметры усилителей
- •Обратные связи в усилителях
- •Усилители на биполярных транзисторах
- •Обеспечение начального режима работы усилителя
- •Усилитель с эмиттерной стабилизацией
- •Математические модели биполярного транзистора
- •Расчет усилителя с эмиттерной стабилизацией по переменному току
- •Усилитель с ок
- •Фазоинверсный каскад
- •Усилители постоянного тока
- •Дифференциальный усилитель
- •Выходные каскады
- •Операционный усилитель
- •Операционный усилитель как идеальный усилитель
- •Передаточная характеристика оу
- •Скорость нарастания оу
- •Упрощенная внутренняя структура оу
- •Основные схемы включения оу
- •Компенсация смещения
- •Ослабление синфазных сигналов
- •Частотная коррекция операционного усилителя
- •Использование оу при однополярном питании
- •Усилители с промежуточным преобразованием
- •Импульсные усилители
- •Общие требования к ключевым каскадам
- •Ключи на биполярных транзисторах
- •Общая характеристика
- •Расчет ключа на биполярном транзисторе
- •Повышение быстродействия ключей на биполярных транзисторах
- •Ключи на полевых транзисторах
- •Общая характеристика
- •Особенности управления мощными полевыми транзисторами
- •Регулирование мощности с использованием ключевых схем
- •Схемы формирования заданного тока и напряжения
- •Источники вторичного электропитания
- •Структура и основные параметры
- •Выпрямители
- •Устройства стабилизации мгновенных значений напряжения
- •Устройства стабилизации среднего значения напряжения
- •Импульсные стабилизаторы напряжения
- •Генераторы сигналов
- •Частотно-зависимые устройства
- •Аналоговые фильтры
- •Синтез корректирующих звеньев
- •Схемная реализация корректирующих звеньев
- •Схемная реализация регулятора
- •Библиографический список
- •Оглавление
-
Вентильное свойство идеального p-n перехода
Для изучения свойств p-n перехода подключим к нему внешний источник напряжения U, как показано на рис. 4.
Рис. 4 |
.
Уменьшение высоты потенциального барьера приведет к тому, что большее количество основных носителей заряда смогут преодолевать p-n переход, т. е. усилится диффузионной ток. Изменение диффузионного тока в функции напряжения U внешнего источника описывается следующей зависимостью:
,
С учетом (0) можно записать, что
.
На дрейфовый ток изменение высоты потенциального барьера не влияет, поэтому величина тока, протекающего через p-n переход, может быть записана следующим образом:
. |
ф2 (0) |
Зависимость (0) носит название уравнения Молла-Эберса и играет важную роль в теории полупроводниковых приборов.
В общем случае зависимость тока, текущего через какой-либо прибор, от приложенного к нему напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) этого прибора. Уравнение Молла-Эберса аналитически описывает ВАХ идеального p-n перехода; возможный график этой зависимости показан на рис. 5.
Рассмотрим положительную ветвь () ВАХ. При увеличении напряжения от нуля наблюдается вначале незначительное, а затем, после превышения высоты потенциального барьера, существенное нарастание протекающего через p-n переход тока. Это явление связано с процессом изменения ширины p-n перехода, который может быть описан следующей зависимостью:
. |
ф3 (0) |
Очевидно, что при выполнении равенства ширина p-n перехода становится равной нулю, т. е. в приборе отсутствует зона, препятствующая протеканию тока.
Рис. 5 |
В соответствие с (0) при увеличении внешнего напряжения будет наблюдаться увеличение ширины зоны p-n перехода. Однако и в этом случае через переход будет протекать электрический ток. Величина данного тока также описывается уравнением Молла-Эберса (0), если сменить знак при напряжении U. При достижении обратным напряжением некоторой величины () обратный ток через идеальный p-n переход практически равен току и перестает меняться. Физически ток — дрейфовый. Так как дрейфовый ток определяется движением неосновных носителей, то он связан с собственной концентрацией . Из-за существенной зависимости собственной концентрации полупроводника от температуры, ток также существенно зависит от температуры. Ток часто называют тепловым током перехода.
Ток, протекающий через включенный в обратном направлении p-n переход, существенно (на несколько порядков) меньше тока, текущего через p-n переход, включенный в прямом направлении. Поэтому считается, что p-n переход обладает однонаправленной проводимостью (вентильное свойство) — в случае включения его в прямом направлении он пропускает электрический ток, а при включении в обратном направлении — не пропускает. Это свойство p-n перехода широко используется в разнообразных полупроводниковых приборах.