DỊNG ĐIỆN TRONG NỐI P-N KHI ĐƯỢC PHÂN CỰC:
V VT >>
VT>>1
Vậy,I≈I0.e
VVT VT
Ghi chú: Cơng thức trên chỉ đúng trong trường hợp dịng điện qua mối nối khá lớn (vùng đặc tuyến V-I thẳng, xem phần sau); với dịng điện I tương đối nhỏ (vài mA trở xuống), người ta chứng minh được dịng điện qua mối nối là:
I=I0[e
VηVT − 1] ηVT − 1]
Với ? = 1 khi mối nối là Ge ? = 2 khi mối nối là Si
Khi nối P-N được phân cực nghịch, rào điện thế tăng một lượng V. Lỗ trống và điện tử khơng thể khuếch tán ngang qua mối nối. Tuy nhiên, dưới tác dụng của nhiệt, một số ít điện tử và lỗ trống được sinh ra trong vùng hiếm tạo ra một dịng điện cĩ chiều từ vùng N sang vùng P. Vì điện tử và lỗ trống sinh ra ít nên dịng điện ngược rất nhỏ, thường chừng vài chục ?A hay nhỏ hơn. Để ý là dịng điện ngược này là một hàm số của nhiệt độ.
Người ta cũng chứng minh được trong trường hợp nối P-N phân cực nghịch với hiệu điện thế V<0, dịng điện qua nối là:
I=I0[e V ηVT − 1] I0 cũng cĩ trị số: I0=A.e.[DP LP.pno+ DnLn.npo] Thơng thường,e V ηVT<<1nên I # I0 Thí dụ: Xem mạch sau đây
D1 và D2 là 2 nối P-N Si. Tìm điện thế V1 và V2 xuyên qua nối.
Giải: Dịng điện qua 2 nối P-N là như nhau. Chú ý là dịng điện qua D2 là dịng thuận và dịng qua D1 là dịng nghịch. Vậy:I=I0[e V ηVT − 1]=I0với ? = 2 và VT = 0,026V ⇒e V2 0,052 = 2
⇒V2= 0,693.0,052 = 0,036(V)
Do đĩ, điện thế ngang qua nối phân cực nghịch là: V1 = 5–V2 =5 – 0,036 = 4,964 (V)
I0 là dịng điện bảo hịa ngược. Dịng điện trong nối P-N cĩ thể diễn tả bằng đồ thị sau đây, được gọi là đặc tuyến V-I của nối P-N.
Khi hiệu thế phân cực thuận cịn nhỏ, dịng điện I tăng chậm. Khi hiệu thế phân cực thuận đủ lớn, dịng điện I tăng nhanh trong lúc hiệu điện thế hai đầu mối nối tăng rất ít. Khi hiệu thế phân cực nghịch cịn nhỏ, chỉ cĩ 1 dịng điện rỉ I0 chạy qua. Khi hiệu điện thế phân cực nghịch đủ lớn, những hạt tải điện sinh ra dưới tác dụng của nhiệt được điện trường trong vùng hiếm tăng vận tốc và cĩ đủ năng lượng rứt nhiều điện tử khác từ các nối hĩa trị. Cơ chế này cứ chồng chất, sau cùng ta cĩ một dịng điện ngược rất lớn, ta nĩi nối P-N ở trung vùng phá hủy theo hiện tượng tuyết đổ (avalanche).