Chương 3 Chuyển tiếp N
3.2.2 Phân cực ngược
Đặt lớp chuyển tiếp PN vào một điện trườg ngoài sao cho miền bán dẫn loại P được nối với cực âm của nguồn, miền bán
dẫn loại N được nối với cực dương của nguồn. Khi đó chuyển tiếp PN được phân cực ngược.
Như vậy chiều của điện trường tiếp xúc cùng chiều với điện trường ngoài Eng. Có nghĩa là hai điện trường này sẽ tăng cường cho nhau làm cho độ rộng vùng nghèo lớn lên. Điện trường ngoài càng lớn
độ rộng vùng nghèo càng lớn. Vì khi đó các hạt dẫn sẽ chạy về các điện cực có cực tính ngược với cực tính của nó. Trong miền bán dẫn loại N các điện tử chạy về cực dương của nguồn làm xuất hiện thêm các ion dương của tạp chất donor đã bị ion hóa tức độ rộng vùng nghèo được mở rộng ra. Như vậy trạng thái cân bằng ban đầu cũng bị phá vỡ nhưng khác với phân cực thuận nó làm cho dòng các hạt thiểu số cuốn bởi điện trường được tăng cường và làm giảm dòng khuếch tán của hạt đa số.
Những hạt dẫn thiểu số tạo thành dòng ngược và được tính bởi: (3-9)
Trong đó Un là điện áp phân cực ngược và mang dấu âm; ISO là dòng bão hòa ngược của chuyển tiếp PN. Đối với một chuyển tiếp PN nhất định thì giá trị các hạt dẫn thiểu số là xác định vì vậy dòng bão hòa ngược tạo bởi các hạt dẫn thiểu số hoàn toàn xác định. Đó chính là ý nghĩa vật lý của dòng bão hòa ngược.
Etx En Un + _ Vùng nghèo P N
58
Theo biểu thức (3-9) khi điện áp ngược tăng lên thì giá trị dòng ngược In ≈ -ISO tức dòng bão hòa ngược. Vì vậy khi phân cực ngược dòng qua chuyển tiếp PN rất nhỏ và gần bằng dòng bão hòa ngược.
Tuy nhiên nếu tiếp tục tăng điện áp phân cực ngược sẽ dẫn tới hiện tượng đánh thủng chuyển tiếp PN. Trường hợp này ta sẽ xét ở mục 3. 4.
Đặc tuyến V – A của chuyển tiếp PN phân cực thuận cho trên hình 3.6. Theo đó
tham số quan trọng của nó là dòng bão hòa ngược và điện áp đánh thủng. Khi bắt đầu phân cực ngược cho chuyển tiếp PN thì dòng ngược gần như đã đạt tới giá trị ISO, dù tăng điện áp phân cực ngược thì dòng ngược gần như không đổi. Nếu tiếp tục tăng điện áp ngược tới UR thì dòng ngược tăng lên đột ngột do chuyển tiếp PN bị đánh thủng. Nếu không có biện pháp hạn dòng sẽ dẫn tới hiện tượng phá hỏng chuyển tiếp PN. Tất nhiên ta chỉ xét hiện tượng đánh thủng về điện còn các hiện tượng khác không đề cập tới ở đây.