Читальный зал -->  Солнечные элементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

2.2.1. Свойства потенциального барьера в области перехода

При непосредственном контакте двух слоев полупроводникового материала с противоположным типом проводимости происходит обмен носителями заряда, который продолжается до тех пор, пока положение уровней Ферми в обоих слоях не станет одинаковым. Электроны перемещаются из приконтактной области материала л-типа в р-слой, тогда как поток дырок направлен ю р-области в материал л-типа. В результате, как показано на рис. 2.2, по обе стороны перехода остаются некомпенсированные доноры и акцепторы. Потенциальный барьер, образующийся в процессе выравнивания уровней Ферми и расположенный внутри двойного слоя некомпенсированных зарядов, препятствует их дальнейшему перераспределению. Обедненные слои имеют резкие границы х и Хр (это приближение оказывается довольно точным), положение которых легко определить. В области пространственного заряда, заключенной между х ч Хр, почти не содержится подвижных носителей и поэтому л и р пренебрежимо малы по сравнению с концентрациями доноров и акцепторов. Именно это обстоятельство и позволяет часто называть р-л-пере-ход обедненной областью. В том случае, когда х = О соответствует плоскости перехода (рис. 2.3), при сохранении электронейтральности образда

Nj)X =-NXp. (2.2)

Это соотношение справедливо при условии, что внутри обедненного слоя все доноры и акцепторы ионюированы. Напряженность электрического поля в области перехода находится посредством интегрирования уравнения Пуассона d ё /dx = р/е, где р - плотность обьемного заряда; - диэлектрическая пронидаемость полупроводника. Если Nj) и не зависят от координаты, то уравнения для напряженности электрического поля принимают вид

e{x)=-qN(x-Xp)les при -Хр<х<0

и - (2.3)

ё (дс) = qNj) (х-х ) /ej при О <дс < х .

Здесь q = \q\. Подставляя в эти уравнения значение 5 = 0, можно определить величины Хр их . Отметим, что при х=0 напряженность поля макси-

1 р п

Eg I

Мета/глургический

±.+±±++±±

--------- Ее nefiexad

Рис. 2.2. Энергетические зонные диаграммы полупроводников р- н и-типов прово-димосгадо (а) и после (б) образования р-п-перехода

		Xn X

V 0

Рис. 2.3. Координагаые зависимости плотности заряда (а), напряженности электрического поля (б) и электростатического потенциала (в) в резком гомогенном переходе при отсутствии смещения (сплошные линии) и прямом напряжении смещения V (штриховые линии)

мальна и ее значение равно

ё max = qNxJes = - qN Хр/е.

(2.4)

Рассмотренные зависимости иллюстрирует рис. 2.3.

Поскольку dV/dx = - ё , интегрирование уравнений (2.3) с использованием граничного условия V=0 придс = Хр позволяет найти пространственное распределение электростатического потенциала

V(x) = qN (х + ХрУ1(2е) при -Хр<х<0

V(x) = qNo(2xx -x)l(2es) + qNAXJ,l(2e,) приО<х<х . J

(2.5)

Встроенный (или диффузионный) потенциал Vj в области перехода, определяемый ю граничного условия V(x) = при х = х ,

Vd=q(Njjx +7V44)/(2e,) = ё гах (х - Хр)1(2е) =

= qW[N4 Njjl (No )] /(2е,), (2.6)

где - х - Хр - общая ширина обедненного слоя. С достаточной степенью точности можно считать, что при приложении внешнего напряжения смещения V в прямом направлении потенциальный барьер на переходе снижается, как показано на рис. 2.3, до значения - V, что сопровождается юменением концентрации носителей заряда на границах х и Хр обедненного слоя.

При отсутствии внешнего напряжения пространственное распределение потенциала таково, что полный ток через переход равен нулю, поскольку его дрейфовая и диффузионная составляющие уравновешивают друг друга.

* Диффузионный потенциал Krf связан с шириной запрещенной зоны и концентрациями доноров и акцепторов соотношением qVj = Eg-(Ec-Ej)-(Ej-Еу) = = Eg-8 -8p = kTln (NNoln]).

Рис. 2.4. Зависимость от напряжения

смещения V (Grove, 1967]:

/ - Л = Ю* см ; 2 сплошные линии соответствуют резкому переходу со ступенчатым профилем распределения примеси, штриховые - диффузионному переходу с распределением примеси, описываемым дополнительной функцией ошибок; поверхностная концентрация примеси 10 см~, глубина залегания перехода 1 мкм

Емкость перехода С = Ae/Wj, где А - площадь перехода. Данное соотношение можно представить в более привычной форме

= iWaliesA)) = [2(74 +Мо)1{яАЧ,ЫаЫо)\ (К - F)- (2.7)

Обычно акцепторы и доноры распределены не равномерно. При линейном распределении концентрации примесей в области перехода зависимость между F и С принимает вид Vco С (вместо Fco С ).

Как показывают приведенные на рис. 2.4 результаты расчетов, при замене резкого, ступенчатого профиля концентрации примеси распределением, в большей степени характерным для диффузионных переходов и описываемым функцией ошибок, вид зависимости F от С почти не меняется. Для диффузионных переходов ступенчатое приближение приемлемо при > (Dt)!, где О - коэффициент диффузии атомов легирующей примеси; t - продолжительность диффузии, т. е. при условии, что больше ширины области с неоднородным распределением концентрации примеси. При < (Dt)/ более точные результаты обеспечивает модель перехода с линейно изменяющейся концентрацией примеси.

Изменения ширины обедненного слоя обусловлены различной плотностью заряда на границах этого слоя. Поэтому при любом распределении плотности заряда по изменению емкости при малых приращениях напряжения смещения можно определить распределение концентрации носителей на границах обедненного слоя. Значения Nd(x) или (х) находят по углу наклона графика зависимости от V при условии, что известны значения N4 или либо выполняется одно из неравенств N> Nq или

(2.8)

где = W{V). Кроме того, экстраполяция зависимости С от V до ее пересечения с прямой С = О позволяет определить величину (которая в реальных структурах в значительной степени может зависеть от наличия в области перехода заряженных состояний, диполей и диэлектрических слоев). Вопросы, связанные с определением емкости и других

Авторами допущена неточность: при введении примесей диффузионным методом их распределение приближенно описывается дополнительной функцией ошибок. - Прим. пер.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.