Прохождение тока через p-n переход

4. Прохождение тока через p-n переход

   1. 
      Эстафета тока в p-n переходе
      

Вся сложность в понимании того, как же протекает ток через p-n переход возникает из-за того, что в р- и п- областях ток переносится носителями заряда разного знака: в р-области дырками, а в п-области электронами. В стационарном же состоянии силовые линии тока должны быть непрерывны. Это означает, что в какой-то момент и в каком-то месте должна происходить передача эстафеты тока от электронов дыркам и наоборот. Если электроны п-области и дырки р-области движутся навстречу друг другу (как это происходит при прямом смещении), то силовые линии тока, связанные с этим процессом, могут замкнуться, только если электрон соединится с дыркой (т.е. если произойдет их рекомбинация). Если электроны и дырки движутся друг от друга (как это происходит при обратном смещении), то должна быть точка, где возникла электронно-дырочная пара, т.е. где произошла их генерация. Таким образом, прямой ток через переход возможен только благодаря процессам рекомбинации, а обратный – процессам генерации. Рассмотрим теперь более подробно зависимость тока через р-п-переход от внешнего смещения.

2. Вольтамперная характеристика тонкого p-n перехода

В общем случае ток может переноситься электронами и дырками либо вследствие дрейфа этих частиц, либо вследствие диффузии, либо – того и другого. Таким образом, в общем случае для вычисления полного тока необходимо найти четыре составляющие:

^{J  J}n дрейф

• 
  ^Jn дифф
  
• 
  ^J p дрейф
  
• 
  ^J p дифф
  

(45)

Если просканировать структуру р-п-перехода по координате х (см. рис.14), то очевидно, что вклад перечисленных в (45) составляющих тока в полный ток будет меняться. Если ограничиться случаем низкого уровня инжекции, то дрейфовую компонента тока следует учитывать только для основных носителей заряда. Диффузионные же компоненты необходимо учитывать только в пределах диффузионной длины от объемного заряда, где существует градиент концентрации как основных, так и неосновных носителей заряда. На рис.14 показано четыре сечения рассматриваемой структуры, в которых проведем анализ полного тока.

Рис.14.К расчету тока через тонкий р-п-переход
Поскольку сечение 1-1 расположено в р-области на расстоянии от объемного заряда много большем , то концентрации носителей заряда не

зависят от координаты х и, следовательно,
полный ток в этом сечении имеет только одну составляющею:

^{J  J} p дрейф
 q  S  p_p0  u_p 
, где