Курсовая работа: Конструкция p-i-n диода

Выражение для стационарных зарядов Q_{i 0} и Q_{C 0} получается интегрированием (7) и (8). Используя уравнение непрерывности (5) в стационарном случае, можно получить соотношения между этими зарядами и напряжением на диоде [9,10]

Q_{C 0} = A*q*N_C *L_C *V² , (9)

, (10)

, (11)

где А – площадь диода;

w – толщина базовой области p-I-n- диода.

1.1.2 Переходные процессы при подаче прямого смещения

В случае высокого уровня инжекции прямой переходный процесс в p-i-n- диоде можно условно разделить m три фазы. Первая фаза - установление квазинейтральности в базе диода. В течение этой фазы ток в базе определяется в основном дрейфом носителей заряда. Вторая фаза – фаза, в которой преобладает амбиполярная диффузия носителей в квазинейтральной базе. Третья фаза - стационарное распределение носителей. Уравнение непрерывности для заряда в базовой области диода с учетом утечек через переходы для симметричной модели диода (b=1, B_p =B_n =B_Д ) может быть записано в виде [16]

, (12)

где Q_N - заряд ионизированных примесей в базе;

B_Д – добротность переходов.

Для p-i-n- диодов с контактными областями бесконечной протяженности влиянием металлических контактов на добротность переходов можно пренебречь. В этом случае эффективное время жизни носителей заряда t_э определяется выражением [12]

, (13)

где Dс - коэффициент диффузии носителей в контактной области. При использовании параметра t_эф уравнение (5) упрощается:

(14)

Если с момента переключения в состояние с прямым смещением через диод протекает постоянный ток I_пр , решение уравнения (14) имеет вид

(15)

В стационарном состоянии Q_S = I_np *t_эф . Эффективное время жизни может быть определено из измерений величины накопленного заряда при данной величине прямого тока.

Градиенты концентраций диффундирующих носителей заряда для симметричной модели диода определяются из условия

(16)

Два диффузионных потока квазинейтральной электронно-дырочной плазмы, движущиеся навстречу друг другу от краев базы, встречаются в центре базы в момент

t_C = w² /8*D, (17)

где D = 2*b*D_p /b+1 – амбиполярный коэффициент диффузии носителей заряда.

Если t_C << t_эф , то в период времени до встречи диффузионных фронтов рекомбинацией носителей заряда можно пренебречь. В этом случае в промежутке времени t`_C £t£t_C (t_C - время установления квазинейтральности заряда в базе) для концентрации дырок на границах базы можно записать

(18)

Для t >> t_C распределение носителей заряда в базе можно считать однородным и

Q_S = A*q*w*p_i (0) (19)

Если пренебречь падением напряжения на i -области, то предполагая справедливость распределения Больцмана

P_i (0) = p_i0 *exp(q*V_p-i /k*T),