Chương 3 Chuyển tiếp N
3.2.1 Phân cực thuận
56
Đặt vào chuyển tiếp PN một điện trường sao cho miền P được nối với cực dương của nguồn, miền N được nối với cực âm của nguồn. Như vậy điện trường nội tiếp xúc chuyển tiếp PN và điện trường ngoài ngược chiều nhau, chúng sẽ triệt tiêu nhau. Nếu điện trường ngoài lớn hơn điện trường nội tiếp xúc thì hiện tượng khuếch tán hạt dẫn do chênh lệch nồng độ lại tiếp tục xảy ra. Điều này làm cho độ rộng vùng nghèo nhỏ lại. Điện tử khi chuyển động sang miền P và lỗ trống khi chuyển động sang miền N sẽ bị hút bởi hai cực của điện trường ngoài tạo thành dòng điện qua chuyển tiếp PN. Ta gọi là dòng điện thuận. Hình 3.3 minh họa điều này.
Khi đó dòng điện chạy qua chuyển tiếp PN được tính bởi:
(3-8)
Trong đó: Ith là dòng điện thuận chạy qua chuyển tiếp PN; Uth là điện áp phân cực thuận; Iso là dòng điện bão hòa ngược, ta sẽ nói kỹ hơn về Iso ở phần sau.
Đặc tuyến V-A của chuyển tiếp PN khi phân cực thuận được cho trên hình 3.4. Ta thấy rằng dòng thuận chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính pha tạp nhiều của bán dẫn. Khi điện áp phân cực thuận lớn dòng thuận tăng theo hàm e mũ.
Theo đặc tuyến V-A một tham số quan trọng nhất của chuyển tiếp PN khi phân cực thuận là điện áp thông thuận UF. Đây là giá trị điện áp mà tại đó dòng thuận bắt đầu tăng lên một cách đáng kể. Về mặt ý nghĩa vật lý có thể coi điện áp này xấp xỉ hiệu điện thế tiếp xúc vì điện áp thuận lớn hơn giá trị này do đó dòng các hạt đa số chiếm ưu thế và tăng lên rõ rệt. Vùng nghèo Etx Eth Uth P N _ +
Hình 3.3. Chuyển tiếp PN phân cực thuận.
Ith [mA] Uth [V] UF IF
Hình 3.4. Đặc tuyến V-A của chuyển tiếp PN phân cực thuận.
57
Chuyển tiếp PN làm từ vật liệu khác nhau có UF khác nhau. Nếu là từ Si thì UF<1V, còn làm từ Ge thì UF <0,5V.