Инжекция неосновных носителей
Процессы инжекции и экстракции зарядов через р-n переход играют важную роль в работе полупроводниковых приборов. При прямом включении р-n перехода из дырочной области в электронную будет происходить инжекция дырок, а из электронной в дырочную – электронов. Область полупроводникового прибора, из которой инжектируются носители, называется эмиттерной или эмиттером, а область, в которую инжектируются неосновные для этой области носители заряда, называется базовой областью или базой. В полупроводниковых приборах обычно концентрация примеси, а следовательно, и основных носителей заряда в областях р и n весьма различна, поэтому инжекция из области с более высокой концентрацией основных носителей резко преобладает. Например, если рр >>nn, то инжекция дырок из области р в область n значительно преобладает над инжекцией электронов в обратном направлении, поэтому в данном случае эмиттером считается область р, а базой - область n. Инжекция дырок из области р приводит к повышению их концентраций в области n. Но это не сопровождается нарушением электрической нейтральности области n, т.е. инжекция не приводит к появлению поля в области полупроводника. Инжектированные в область n дырки представляют собой положительный заряд, поле которого распространяется по полупроводнику и притягивает электроны, отрицательный заряд которых должен скомпенсировать заряд дырок. Этот процесс практически мгновенно доходит до контакта, где избыточный положительный заряд компенсируется электронами, входящими в кристалл из внешней цепи. Таким образом, сколько инжектируется дырок в n область через р-n переход, столько же приходит электронов из внешней цепи. Происходит полная компенсация избыточного положительного заряда. Компенсация заряда дырок электронами не означает исчезновение этих зарядов. Дырка и компенсирующий её электрон могут длительное время находиться в полупроводнике не рекомбинируя. В результате инжекции дырок в области n возникает избыточная концентрация этих зарядов, которая вызывает диффузионное перемещение дырок вглубь области n, в направлении меньшей концентрации. Во время этого движения происходит рекомбинация дырок с электронами, вследствие чего концентрация дырок по мере удаления их от перехода постепенно убывает по экспотенциальному закону т.е. Р n(x)= p no + , (2.7) Р n - концентрация дырок в области n на границе с р областью; p no – концентрация дырок в области n в равновесном состоянии; Lp – диффузионная длина дырок в области n. На рис. 2.10 показано примерное распределение концетрации неосновных инжектированных носителей, соответствующее выражению (2.7). Расстояние Lр на котором избыточная концентрация инжектированных носителей уменьшается в е раз, называется диффузионной длиной. Рис. 2.10 Убывание концентрации инжектированных носителей происходит не только в пространстве, но и во времени. Промежуток времени, в течении которого избыточная концентрация уменьшается в е раз, называется временем жизни носителей дырок. . Диффузионная длина связана со временем жизни следующим соотношением , где Др – коэффициент диффузии дырок.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|