Обращенные диоды.

 
 


УГО –

 

Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды. Они характеризуются тем, что вместо участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением на прямой ветви ВАХ имеется практически горизонтальный участок.

 

 

Ток на обратной ветви ВАХ начинает существенно расти при приращении обратного напряжения в единицы мВ.

В этих диодах прямую ветвь ВАХ можно считать обратной, а обратную ветвь ВАХ – прямой ветвью («ветви обращены»). Поэтому диод называется обращенным. Такой диод может быть применен для выпрямления очень малых напряжений.

Контакт (переход) металл-полупроводник. Диоды Шоттки.

Если образцы металла и полупроводника привести в соприкосновение, то возникнет некоторое движение зарядов, длящееся до тех пор, пока не установится равновесие. Такие контакты могут быть как омическими, так и выпрямляющими.

Структура и свойства контактов металл-полупроводник зависят в основном от соотношения работ выхода электронов обоих материалов. Учитывая возможность контактов полупроводников n- и p- типов с металлом можно рассмотреть 4-е варианта переходов:

1. Металл-полупроводник n- типа.

При этом работа выхода электронов из металла (Ам) меньше работы выхода электронов из полупроводника n-типа(Аn), т.е.: Ам < Аn

 

В этом случае преимущественным будет переход электронов из металла в полупроводник. Вследствие этого приконтактный слой полупроводника n-типа будет обогащаться электронами (n+), а его сопротивление будет понижаться, причем низкое сопротивление приконтактной области будет сохраняться при любой полярности. Контакт будет омическим (невыпрямляющим).

2. Металл-полупроводник p-типа.

При этом: Ap < Aм.

 
 


В этом случае неосновные носители полупроводника p – типа, электроны, будут переходить в металл, в результате чего приконтактный слой полупроводника p – типа окажется обогащённым дырками (p+) и его сопротивление будет понижаться и сохраняться низким при любой полярности.

Контакт будет омическим (невыпрямлющим).

3. Металл-полупроводник n-типа.

При этом: Ам > Аn

 

 

В этом случае поток электронов из полупроводника n-типа в металл будет преобладающим. В результате металл начнет заряжаться отрицательно, пока уровни Ферми не выровняются. Уход электронов из приконтактной области полупроводника n-типа обеднит эту область и обнажит положительные ионы доноров. Возникнет односторонний потенциальный барьер (контактная разность потенциалов). Контакт будет выпрямляющим.

Впервые это явление было обнаружено в 1930г. Немецким физиком В. Шоттки. Выпрямляющий контакт металл-полупроводник n-типа называют переходом Шоттки.

4. Металл-полупроводник р-типа.

Ам < Аp

 

В этом случае будет осуществляться переход электронов в полупроводник p-типа. В приконтактной области полупроводника p-типа возникнет избыточный заряд электронов, которые начнут рекомбинировать с дырками, создавая в приконтактной области ионы акцепторов. Эта область окажется обедненной основными носителями. Возникнет потенциальный барьер, который обеспечит вентильные свойства перехода. Контакт будет выпрямляющим.

 

На основе переходов 3 и 4 (An < Aм; Aм < Ap) созданы полупроводниковые приборы, которые называются диодами Шоттки.

Важнейшей особенностью диодов Шоттки является возможность работы на очень высоких частотах, что обусловлено отсутствием инжекции неосновных носителей заряда и, следовательно, отсутствием времени рассасывания (Сдиф=0).

Другой важной особенностью является значительно меньшее прямое напряжение по сравнению с p-n переходом, что позволяет работать со значительно большими прямыми токами и обеспечивать выпрямление малых напряжений.

 

Сравнительные ВАХ перехода Шоттки и p-n перехода.

 

Обратные токи в диодах Шоттки малы (доли ÷ десятки нА).

Диоды Шоттки эффективно использовать как импульсный диод и применять в выпрямителях больших токов.

Учитывая тот факт, что начальный участок прямой ВАХ представляет почти идеальную экспоненциальную кривую, диоды Шоттки применяют в высокоточных логарифмирующих устройствах.

Основные параметры диодов Шоттки аналогичны импульсным диодам.

УГО -

 

Эквивалентная схема:

rпер. – сопротивление перехода металл-полупроводник;

Спер. – барьерная ёмкость перехода;

rБ′ - омическое сопротивление тела базы и эмиттера;

Свыв. – ёмкость выводов.