Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Силовые полупроводниковые приборы

0 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 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143

переходит из зоны проводимости в валентную зону, то электрон и дырка исчезают. Этот процесс называется рекомбинацией электронно-дырочных пар. Процессы генерации-рекомбинации играют принципиально важную роль в диодах и тиристорах. Они, в частности, определяют время жизни носителей заряда х, т. е. среднее время существования носителей заряда от момента их возникновения до момента исчезновения. Время жизни является одним из важнейших параметров диодов и тиристоров, так как от него в значительной степени зависят их статические и динамические характеристики.

1.2. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД

Основой всех СПП служит электронно-дырочный переход, или р-п переход, возникающий на границе полупроводников р- и и-типов. Электронно-дырочный переход обычно получается путем введения с поверхности на определенную глубину в я-полупроводник акцепторных примесей или в р-полупровод-ник донорных примесей, при этом образуются два слоя полупроводника р- и и-типов проводимости, граничащих между собой.

На рис. 1.2 схематично показан полупроводник с р-и-переходом. Так как концентрация дырок в о-области, где они являются основными носителями заряда [р, на много порядков превосходит их концентрацию в и-области, где они являются неосновными носителя1С1и (/>„), то возникает диффузионный ток дырок, направленный слева направо, при этом


: Рис. 1.2. Электронно-дырочный переход в равновесном состоянии и в состояниях прямого и обратного смешений ft 9



уход из /-области положительных дырок приводит к возникновению отрицательно заряженного слоя толщиной (так как заряд неподвижных атомов уже не уравновешивается подвижными носителями противоположного знака). Аналогично концентрация основных в и-области электронов п„ на много порядков превосходит их концентрацию в /-области Пр, вследствие чего возникает диффузионный поток электронов, направленный справа налево, и соответственно диффузионный ток электронов слева направо. Из-за ухода электронов из и-области в последней возникает слой нескомпенсированного положительного заряда толщиной w„. В итоге между электрически нейтральными р- и «-областями полупроводника образуется область объемного заряда (ООЗ) толщиной w+w. В этой области имеется электрическое поле, направленное справа налево (рис. 1.2), и соответственно возникает потенциальный барьер Афо- Существующее в ООЗ поле захватывает неосновные носители (дырки - в и-области, электроны-в 1-области) и перебрасывает их через р-п переход (дырки - в /)-область, электроны - в и-область). Это приводит к возникновению дрейфового тока, направленного справа налево. В состоянии равновесия (при отсутствии внешнего смешения) суммарный диффузионный ток электронов и дырок равен суммарному дрейфовому току электронов и дырок, а поскольку они текут в противоположных направлениях, то полный ток через р-п переход равен нулю. Если к р-п переходу приложено прямое напряжение (плюс-к р-спою, минус-к и-слою), то потенциальный барьер уменьшается до Ах/, и диффузионный ток слева направо становится больше, чем дрейфовый в обратном направлении. Если к р-п переходу приложить обратное

напряжение (плюс-к и-слою, минус-к /?-слою), то потенциальный барьер увеличится до Аф/г, и дрейфовый ток справа налево станет больше диффузионного в обратном направлении. Количественный анализ описанных процессов приводит к соотношению, связывающему плотность тока j, текущего через р-п переход, с приложенным к нему напряжением и [1.3]:

(1.1)


Мягкая характеристика

Рис. 1.3. Вольт-амперная характеристика р-п перехода: i=h\e""-\\ так как kTlq=2S,9 мВ (при 300 К), то при t/бОмВ JKJsel, при

где js-константа материала; fc=l,38-10-" Дж/К [1.1]; Т-абсолютная температура.



Это соотношение называют вольт-амнерной характеристикой (ВАХ) идеального р-п перехода. Графическое изображение В АХ показано на рис. 1.3. Подчеркнем, что соотношение (1.1) описывает ВАХ р-п перехода при не слишком больших плотностях прямого тока и не слишком большом обратном напряжении. Не учитывает оно и влияние поверхностных эффектов на ВАХ. Более подробное обсуждение уравнения (1.1) можно найти в работах [1.2, 1.3].

1.3. СИЛОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ

диод

Силовой полупроводниковый выпрямительный диод (далее просто диод) представляет собой полупроводниковую структуру, состоящую из двух граничащих между собой слоев полупроводника дырочного р- и электронного «-типов, образующих один электронно-Дырочный переход (рис. 1.4). Стороны слоев полупроводниковой структуры, противоположные сторонам, образующим р-п переход, соединены с металлическими контактами, образующими внешние контактные выводы диода. Вывод, соединенный с р-слоем структуры, называется анодным выводом диода А, а вывод, соединенный с «-слоем структуры,-катодным выводом диода К. На этом же рисунке приведено символическое изображение диода.

В зависимости от полярности приложенного к внешним выводам диода напряжения он может находиться в одном из двух устойчивых состояний: непроводящем состоянии {р-п переход смещен в обратном направлении) и проводящем состоянии {р-п переход смещен в прямом направлении), при условии, что значения приложенного напряжения и протекающего тока будут находиться в допустимых пределах. При изменении полярности напряжения, приложенного к внешним выводам, диод может находиться в динамическом состоянии выключения (смещение р-п перехода изменяется с прямого на обратное) и в динамическом состояяии включения (смещение р-п перехода меняется с обратного на прямое). Реальный силовой диод имеет структуру, показанную на рис. 1.4, б. Рассмотрим (упрощенно) процессы, происходящие в диоде при различной полярности приложенного к нему напряжения.

Непроводящее состояние силового диода. Под воздействием обратного напряжения Vj в диоде происходит расширение ООЗ, которое продолжается до тех пор, пока падение напряжения в ООЗ не станет равным U,, при этом особенность силовых диодов такова, что расширение ООЗ происходит в основном в сторону низкоомной «-области, называемой



0 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 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143



0.0449
Яндекс.Метрика