přednáška 3

1
1
2
0
2/1
ε
ε
při napětí U = 0V
Deskový kondenzátor s dielektrikem: tloušťka w ; relativní permitivita ε
r
(Si: ε
r
≈ 12)

()
()
2/1
2





 +
−=
DA
DA
D
NN
NN
UU
q
w
ε

w
A
C
j
ε=
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 21
C
D
=
dQ
dU
ap
=
q
kT
AL p
qU
kT
pn
2
exp





 =
q
kT
I
p
=
I
U
T
p
τ
Q
ap
= Iτ
p
= qAL
p
p
n
exp(qU/kT) = qA∆p
n
L
p


ppp
DL τ=

p
p
p
D
L
2
=τ







−
















+= 1exp
00
Tk
Uq
p
L
D
n
L
D
AqI
n
p
p
p
n
n

















≈
Tk
Uq
p
L
D
Aq
n
p
p
exp
0
Je způsobena změnou akumulovaného náboje minoritních nosičů
vstřikovaných do kvazineutrálních oblastí diody při změně napětí.
P
+
N přechod
Difúzní kapacita převažuje v propustném směru
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 22
n
p
-x x
p0
n0
pn x
p (x,t)n (x,t)
p n
n
p
-x x
p0
n0
pn x
p (x,t)
n
n (x,t)
p
t=0
t
t>t2
1
t
i ~ (δp/δx)d
t
t
t
i ~ (δp/δx)d
t=t
t
t>t
0
3
4
Přechod PN v dynamickém režimu
Ustálený stav: Průběh koncentrace minoritních nosičů v
kvazineutrálních oblastech odpovídá protékajícímu proudu
Ze závěrného do
propustného:
Při vnucení proudu
přepětí až několik V !!
Z propustného do
závěrného:
V závěrném směru
protéká velký proud
Přechodový
děj
Přechodový
děj
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 23

p
x
n0
n x
p (x,t)
n
p
x
n0
n x
p (x,t)
n
0
0
/2
(3/2)
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
π
π π
u
t
i
t
d
f>>0
f →
0
1
2
3
4
10
4
5
6
7
8
10
9
f>>0
f 0 →
a)
b)
c)
d)
π
Přechod PN v dynamickém režimu
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 24
Přechod PN v dynamickém režimu
Usměrňovač harmonického signálu
Zvýšení kmitočtu

UMEL FEKT VUT V BRNĚ J.Boušek / Elektronické součástky / P3
5

FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 25
t
0
-0,25 I
-I
t
t t
di/dt
R
R
rr
s r
i
d
Přechod PN v dynamickém režimu
t
s
doba zpoždění / akumulace [storage time]
t
r
doba poklesu / doběhu [recovery time]
t
rr
= t
s
+ t
r
doba zpětného zotavení [reverse recovery time]
Závisí přímo úměrně na době života τ minoritních nosičů
v bázi diody, velikosti proudu I
F
a hloubce báze
Závisí nepřímo úměrně na velikosti proudu I
R
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 26
Kontakt kov - polovodič
Rozhoduje výstupní práce elektronů : W = E
0
-E
F
= qΦ
(E
0
.. úroveň vakua ; Φ … výstupní potenciál)
qΦ
M
4,3 eV (Al) ; 4,8 eV (Au)
qΦ
S
závisí na typu a dotaci
Si (N) ≈ 4 eV
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 27


E=0
E
FM
E
E
E
C
FS
V
polovodič
N
w
+ + +
+ + +
+ + +
_
_
_
_
_
_
_
_
N
E
i
a)
> M Φ S Φ
kov
kov
M
Φ
S
Φ
D
qU =q( - )
Kontakt kov - polovodič
Difúzní napětí = rozdíl výstupních potenciálů
Ohyb pásů
Inverzní vrstva
Přechod PN na rozhraní
Elektrony pronikají z polovodiče do kovu
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 28
Usměrňující kontakt
Vznik ochuzené vrstvy
Elektrony z
polovodiče do kovu !!
Elektrony z kovu do
polovodiče !!


E=0
E
FM
E
E
E
C
FS
V
polovodič
N
w
+ + +
+ + +
+ + +
_
_
_
_
_
_
_
_
N
E
ii
a)
>MΦ SΦ
kov
kov
M
Φ
S
Φ
D
qU =q( - )
E=0
E
FM
E
E
FS
E
C
V
w
P
+
+
+
+
+
+
+
+
E
ii
_
_
_
_
_
_
_
_
_
polovodič
P
b)
M
Φ
S
Φ <
kov
kov
S
Φ
M
Φ
D
qU =q( - )
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 29
Neusměrňující (ohmický) kontakt
Vznik obohacené vrstvy
Elektrony z kovu
do polovodiče !!
Elektrony z polovodiče
do kovu !!
E=0
E
FM
E
E
E
C
FS
V
N
E
i
_
_
_
_
_
_
_ _
polovodič
N
+
+
+
+
+
+
+
+
c)
M Φ S Φ <
kov
kov
E=0
E
FM
E
C
E
E
V
FS
_
_
_
_
_
_
_
_
P
E
ii
polovodič
P
+
+
+
+
+
+
+
+
d) >
M
Φ
S
Φ
kov
kov
FEKT VUT v Brně ESO / L3 / J.Boušek 30
E=0
E FM
E
E
E
C
FS
V
Φ =q( - ) q
BM
Φ χ
E=0
E FM
E
E
E
C
FS
V
Φ =q( - ) q
B M
Φ χ
polovodič
N
polovodič
N
qU
q(U - U) D
q(U - U) D
qU
+
_ _
+
a) U > 0 b) U < 0
kov kov
E FM
E
E
E
C
FS
V
Φ =q( - ) q
BM
Φ χ
w
polovodič N
E FM
E
C
E FS
E V
Φ =q( - ) q
B M
Φ χ
w
polovodič N+
a) b)
kov
kov
Šířka potenciálové bariéry se s zmenšuje !!!!!!!!!!
N
A
; N
P
≈ 10
19
cm
-3
- elektrony pronikají bariérou tunelováním !!!!
Kontakty :
MN
+
N pro N typ
MP
+
P pro P typ
Kontaktování polovodičů
malá
koncentrace
příměsí
velká
koncentrace
příměsí

UMEL FEKT VUT V BRNĚ J.Boušek / Elektronické součástky / P3
6




UMEL FEKT VUT V BRNĚ J.Boušek / Elektronické součástky / P3
7