7.7. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА p-n-ПЕРЕХОДА

Характеристика p-n-перехода при изменении приложенного напряжения может быть хорошо смоделирована эквивалентной схемой рис. 7.12. Элементы соответствуют сопротивлению и индуктивности полупроводникового образца, контактов и выводов, которыми при ближайшем рассмотрении будем пренебрегать. Два конденсатора а также резистор нелинейные элементы, значение которых зависит от условий смещения.

Емкость перехода преобладает при обратном смещении и зачастую пренебрежима в условиях прямого смещения. Эта емкость определяется зарядом, запасенным в обедненном слое, но вследствие распределенной природы этого заряда нелинейно зависит от приложенного напряжения Если малое изменение напряжения V приводит к малому изменению заряда в обедненном слое,

В результате дифференцирования (7.6.8)

Иногда удобно выражать через емкость несмещенного перехода:

и

Подставим в (7.7.2) следующие типичные значения: и тогда при

Рассмотрим переход площадью Несмещенная емкость При большом положительном смещении может быть на порядок больше; при обратном смещении 100 В она может быть на порядок меньше.

Диффузионная емкость не является истинной емкостью. Она всегда шунтируется сопротивлением и вместе они предоставляют дополнительную возможность носителям, которые запасены вне обедненного слоя, для поддержания тока через переход. На практике С и могут принимать заметные значения при сильном смещении в положительном направлении, когда

Рис. 7.12 Эквивалентная схема -перехода

Каждая из этих величин зависит как от уровня смещения, так и от частоты модуляции. Анализ эффектов модуляции приложенного напряжения откладывается до следующей главы, там же будут рассмотрены оптические характеристики. Здесь лишь сделаем некоторые оценки. Предполагается, что переход положительно смещен постоянным напряжением которое приводит к возникновению постоянного тока определяемого из (7.3.4). На это напряжение наложено небольшое синусоидальное напряжение которое обозначим Это приведет к колебаниям тока

где

— полная проводимость перехода. В § 8.6 будет показано, что на низких частотах, таких что сот 1,

и что для идеального асимметричного перехода, в котором ток в основном определяется движением электронов,

Таким образом,

В -переходе при комнатной температуре, прямом токе и значении порядка 10 не Ом и Значение обычно незначительно.

ЗАДАЧИ

(см. скан)

РЕЗЮМЕ

В оптических системах связи широко используются источники и детекторы на основе полупроводников: светоизлучающие диоды, инжекционные лазеры, и лавинные фотодиоды. Важным параметром полупроводника является ширина запрещенной зоны. Этим параметром определяется концентрация собственных носителей:

Значения - и других параметров и двойных соединений приведены в табл. 7.2.

Ширина запрещенной зоны и постоянная решетки непрерывно изменяются при изменении состава тройных и четверных соединений. Используя четверные и некоторые тройные смеси, можно вырастить монокристаллы полупроводников с различной шириной запрещенной зоны. Некоторые примеры показаны на рис. 7.3 и 7.4. Источники на основе совместно с детекторами на основе хорошо подходят для работы на длине волны около 0,85 мкм. Для больших длин волн порядка могут использоваться источники на основе InGaAsP/InP и детекторы на основе или

Свойства полупроводникового перехода можно кратко сформулировать таким образом:

а) ток . Первый член включает в себя диффузионный ток и пропорционален Второй член включает в себя генерационно-рекомбинационный ток и пропорционален

б) толщина обедненного слоя

в) эквивалентная схема отрицательного смещенного перехода определяется емкостью обедненного слоя

г) положительно смещенный переход может быть представлен на низких частотах полной проводимостью