Диоды на основе p-n перехода Полупроводниковым диодом называют нелинейный электронный прибор с двумя выводами. Существуют следующие типы полупроводниковых диодов: выпрямительные диоды на основе p-n перехода, стабилитроны, варикапы и т.д…

Выпрямительные диоды Основу выпрямительного диода составляет обычный электронно-дырочный переход. Вольт - амперная характеристика такого диода имеет ярко выраженную нелинейность. В прямом смещении ток диода инжекционный, большой по величине и представляет собой диффузионную компоненту тока основных носителей. При обратном смещении ток диода маленький по величине и представляет собой дрейфовую компоненту тока неосновных носителей. В состоянии равновесия суммарный ток, обусловленный диффузионными и дрейфовыми токами электронов и дырок, равен нулю.

Выпрямительные диоды ВАХ выпрямительного диода

Дифференциальные параметры выпрямительного диода Коэффициент выпрямления – это отношение прямого тока к обратному току диода Дифференциальное сопротивление определяется как Сопротивление по постоянному току RD определяется как отношение приложенного напряжения VG к протекающему току I через диод:

Варикап Варикап - полупроводниковый диод реализующий зависимость барьерной емкости С Б от приложенного обратного напряжения V G. При увеличении обратного смещения емкость варикапа уменьшается. Функциональная зависимость емкости варикапа от напряжения определяется профилем легирования базы варикапа.

Стабилитрон Стабилитроном называется полупроводниковый диод, вольт-амперная характеристика которого имеет область резкой зависимости тока от напряжения на обратном участке вольт-амперной характеристики. Основное назначение стабилитрона - стабилизация напряжения на нагрузке, при изменяющемся напряжении во внешней цепи. ВАХ стабилитрона

Барьер Шоттки Барьером Шоттки называется потенциальный барьер в приконтактном слое, равный разности работ выходов металла и полупроводника Зонная диаграмма, иллюстрирующая образование барьера Шоттки

Зонная диаграмма барьера Шоттки при внешнем напряжении а) VG = 0; б) VG > 0, прямое смещение; в) VG < 0, обратное смещение

ВАХ барьера Шоттки Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки имеет ярко выраженный несимметричный вид. В области прямых смещений ток экспоненциально сильно растёт с ростом приложенного напряжения. В области обратных смещений ток от напряжения не зависит. В обеих случаях, при прямом и обратном смещении, ток в барьере Шоттки обусловлен основными носителями - электронами. По этой причине диоды на основе барьера Шоттки являются быстродействующими приборами, поскольку в них отсутствуют рекомбинационные и диффузионные процессы.

Гетеропереходы Гетеропереходом называют контакт двух полупроводников различного вида и разного типа проводимости, например, pGe - nGaAs. Отличие гетеропереходов от обычного p-n перехода заключается в том, что в обычных p-n переходах используется один и тот же вид полупроводника, например, pSi - nSi. Поскольку в гетеропереходах используются разные материалы, необходимо, чтобы у этих материалов с высокой точностью совпадали два параметра: температурный коэффициент расширения (ТКР) и постоянная решетки.

Зонные диаграммы гетеропереходов при различных комбинациях Eg и χ в случае равенства термодинамических работ выхода Ф1 = Ф2 В зависимости от ширины запрещенной зоны Eg, электронного сродства χ и типа легирования узкозонной и широкозонной областей гетероперехода возможны различные комбинации Eg и χ.

Зонные диаграммы для различных типов гетеропереходов при условии (Ф1 < Ф2) и при различных комбинациях для электронного сродства

Распределение электрического поля и потенциала в области пространственного заряда для гетероперехода будет как и в случае p-n перехода, но с различными значениями диэлектрических постоянных εs для левой и правой частей. Решение уравнения Пуассона в этом случае дает следующие выражения для электрического поля E, потенциала ψ и ширины обедненной области W1n и W2p при наличии внешнего напряжения Полная ширина области пространственного заряда гетероперехода W, равная W = W1n + W2p, будет описываться следующим уравнением

КОНЕЦ! Выполнили: Студенты гр Назаров В.А. Щербина В.Г.