28.11.2009, 22:11
общий
это ответ
Здравствуйте, Иванов Анатолий Николаевич.
Сначала две истины: ток через p–n-переход переносят неосновные носители заряда, и
величина тока ограничивается процессом диффузионного переноса носителей заряда в квазинейтральных областях.
Напряжение на p–n-переходе только создает (изменяет) напор носителей на границе области, а перенос определяет величину тока
Поэтому плотность силы тока в идеальном p–n-переходе записывают в виде формулы:
j = js·(eqV/kT-1) (1)
Здесь параметр формулы js называют плотностью тока насыщения, у хороших диодов она имеет порядок пикаампер на квадратный сантиметр, у плохих - микроамперы на квадратный сантиметр.
q - заряд электрона = 1,6·10-19 Кл, но мы включим ее в экспоненте в k - постоянную Больцмана (а вне экспоненты - оставим).
k - постоянная Больцмана = 1,38·10-23 Дж/К = 8,617·10-5 эВ/К.
T - абсолютная температура = 300 К.
js = q(Dp·pn0/Lp + Dn·np0/Ln) (2)
Здесь:
Dp - коэффициент диффузии дырок в области n-типа, Dn - электронов в области p-типа (см. замечание вверху!)
pn0 - термически равновесная концентрация дырок в области n-типа, np0 - электронов в области p-типа
Lp - диффузионная длина дырок в области n-типа, Ln - электронов в области p-типа
У Вас заданы не коэффициенты диффузии, а связанные с ними подвижности носителей заряда.
Подвижность mu связана с коэффициентом диффузии соотношением Эйнштейна:
D = (kT/q) mu
При 300 К величина kT/q = 0,0258 В.
Формулу (2) можно чуть-чуть упростить, если учесть, что L = (D·tau). tau - время жизни
С учётом этого, а также с учетом закона действующих масс pn0=ni2/n0, np0=ni2/p0) легко получить:
q(Dp·pn0/Lp + Dn·np0/Ln) = q((ni2/n0) [$8730$]((kT/q)(mup/taup)) + (ni2/p0) [$8730$]((kT/q)(mun/taun)) =
= ni2 [$8730$](qkT) (1/n0 [$8730$](mup/taup) + 1/p0 [$8730$](mun/taun))
Переходим к вычислениям:
по графикам (я пользуюсь Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. - 456с - график на стр.38)
n-тип 5 Ом·см получается при концентрации электронов n0 = 9·1014 cм-3 = 9·1020 м-3.
p-тип 0,1 Ом·см получается при концентрации дырок p0 = 2,2·1017 cм-3 = 2,2·1023 м-3.
Ну все, подставим и вычислим:
(1,4·1016)^2 [$8730$](1,6·10-19·1,38·10-23·300) (1/(9·1020) [$8730$](0,05/(1·10-6)) + 1/(2,2·1023) [$8730$](0,14/(5·10-6))) (e+0,3/0,0258 - 1) А/м2 =
1,96·1032 · [$8730$](6,62·10-40) (1,11·10-21 [$8730$](50000) + 4,55·10-24 [$8730$](28000)) (e 11,63 - 1) А/м2 =
1,96·1032 · 2,57·10-20 (2,48·10-15 + 7,6·10-22) 1,12·105 А/м2 =
/ Далее я пренебрегаю вторым слагаемым в скобках -22 степень и -15-я, а также единицей по сравнению с экспонентой/
5,04·1012 · 2,57·10-20 · 2,48·10-15 · 1,12·105 А/м2 = 0,012 · 1,12·105 А/м2 = 1,4·103 А/м2
Хм. Трудно без предварительного просмотра увидеть, все ли корни квадратные проставил (я вижу только кучу значков). Но все расчеты провел на листке - в результате уверен ...
Напишите мне письмо в личную почту, чтобы я, при необходимости, мог внести коррективы. Здесь исправления вносить трудно
5
Отлично, спасибо вам за комментария, если что, напишу вам.<br>С уважнием Анатолий.