Linh kiện điện tử chương 3 điốt bán dẫn

Chương 3: Điốt bán dẫn NHATRANG UNIVERSITY • • • • Tiếp giáp p-n điốt bán dẫn Các tham số điốt bán dẫn Sơ đồ tương đương Điốt bán dẫn Phân loại số ứng dụng điốt NHATRANG UNIVERSITY Tiếp giáp p-n • Trên miếng tinh thể bán dẫn, phương pháp công nghệ, tạo hai vùng bán dẫn loại N loại P, ranh giới hai vùng bán dẫn xuất vùng, gọi lớp tiếp giáp p-n (p-n junction) Điốt bán dẫn NHATRANG UNIVERSITY • Linh kiện có lớp tiếp giáp p-n gọi điôt (diode) bán dẫn Hình dạng, ký hiệu, cấu tạo: Sự hình thành tiếp giáp p-n NHATRANG UNIVERSITY • Vùng bán dẫn loại N có hạt dẫn đa số electron tự (NA=1016cm-3); vùng bán dẫn loại P hạt dẫn đa số lỗ trống (ND=1017cm-3) • Do chênh lệch nồng độ electron lỗ trống hai vùng bán dẫn nên electron gần tiếp giáp p-n khuếch tán từ vùng N sang vùng P lỗ trống khuếch tán từ vùng P sang N Kết tiếp giáp p-n ion tạp chất: ion dương phía tạp chất n, ion âm phía tạp chất p Vùng ion nghèo hạt dẫn điện (electron, lỗ trống), nên gọi vùng nghèo (depletion region) hay vùng điện tích không gian • Các ion tạo thành điện trường hướng từ n sang p gọi điện trường tiếp xúc Điện tạo điện trường gọi hàng rào (barrier potential) NHATRANG UNIVERSITY Sự hình thành tiếp giáp p-n pn junction: tiếp giáp p-n depletion region: Vùng nghèo barrier potential: Hàng rào Tiếp giáp p-n trạng thái cân NHATRANG UNIVERSITY • Điện trường tiếp xúc ngăn cản khuếch tán hạt dẫn đa số (electron bán dẫn loại n; lỗ trống bán dẫn loại p)→giảm dòng khuếch tán, tăng cường chuyển động trôi hạt dẫn thiểu số→tăng dòng trôi Khi dòng điện sinh hạt dẫn (nhưng ngược chiều), tiếp giáp trạng thái cân động • Ở trạng thái cân động, tiếp giáp p-n có bề dày xác định (10-6m), điện trường tiếp xúc hàng rào có giá trị xác định NHATRANG UNIVERSITY Mô hình vùng lượng tiếp giáp p-n trạng thái cân Các tham số tiếp giáp p-n trạng thái cân Hiệu điện tiếp xúc NHATRANG UNIVERSITY xn q ( V = − ∫ Edx = N A x 2p + N D xn2 ) 2ε − xp ND N A V0 = VT ln ni2 xp: Độ rộng vùng nghèo phía p xn: Độ rộng vùng nghèo phía n ε=11,8ε0=11,8.8,85.10-14(F/cm): Hằng số điện môi chất bán dẫn Điện trường tiếp xúc ND N A E0 = KT ln ni Tiếp giáp p-n phân cực thuận NHATRANG UNIVERSITY • Tiếp giáp p-n phân cực thuận đặt điện áp chiều có cực dương nối vào bán dẫn p cực âm nối vào bán dẫn n • Điện áp phân cực (Vbias) phải lớn hàng rào • Điện trường ngược hướng với điện trường tiếp xúc, nên làm giảm điện trường tiếp xúc Etx=E0-Eng Tiếp giáp p-n phân cực thuận NHATRANG UNIVERSITY • Điện trường hướng từ p sang n, làm electron bán dẫn n tiến tới tiếp giáp p-n, tượng “phun” hạt dẫn vào vùng nghèo, làm điện trở vùng nghèo giảm xuống nhanh chóng • Điện trường làm tăng dòng khuếch tán giảm dòng trôi • Điện trường làm giảm độ rộng vùng nghèo, làm giảm điện trường tiếp xúc làm giảm hàng rào • Khi tiếp giáp p-n phân cực thuận, có dòng điện từ bán dẫn p sang bán dẫn n, gọi dòng phân cực thuận Các tham số Điốt bán dẫn Điện trở tĩnh: Là điện trở tiếp giáp p-n có điện NHATRANG UNIVERSITY áp chiều cố định đặt vào cực Điốt U AK R0 = I R0th[...]... -2,3mV/oC (Ge) Các tham số của Điốt bán dẫn Điện trở tĩnh: Là điện trở của tiếp giáp p-n khi có điện NHATRANG UNIVERSITY áp một chiều cố định đặt vào các cực của Điốt U AK R0 = I R0th