ДИОДНАЯ ТЕОРИЯ

Выполняется при след. допущениях:1)Процессами рекомбинации и генерации free carriers в обл. D можно пренебречь, т. к. выполняется неравенство .2)Внешне U полностью сосредоточено на обл. пространственного заряда, это дает право пренебречь падением U на базах.3)Движение carriers одномерное, т.е. осуществляется исключительно в одном направлении по прямой. При этих допущегиях и прямом смещении p-n-перехода ток e из n-обл. в p-обл. можно описать равенством:

(2.70)

Подставляя в (2.70) значение градиента получаем значение при , в аналитическом виде

Аналогично и уравнения для дырок:

где и – длины диффузии электронов и дырок соответственно. Длина диффузии это расстояние на кот. концентрация free carriers уменьшается в e раз. Из этого вытекает, что полный ток электронов и дырок есть сумма:

(2.71)

– концентрация е в p-обл. в исходном состоянии, – концентрация дырок в n-обл. в исходном состоянии.

По мере диффузионного перемещения осн. carriers, в n и p-обл. их концентрация и градиент концентрации из-за непрерывной рекомбинации понижают диффузионные составляющие потоков (). Так как общий ток диода в стационарном режиме должен быть постоянным, то уменьшение диффузионных составляющих и компенсируется возрастанием дрейфовых составляющих потоков осн. carriers. При обратном включении внешняя цепь «отбрасывает» е и дырки из n и p обл.. В результате образования градиента концентрации неосн. carriers и возникают диффузионные потоки е p-обл. и дырок n-обл., в направлении ОПЗ p-n перехода. Аналитически эти процессы можно описать двумя равенствами:

(2.72)

(2.73)

В поле объединенного заряда p-n перехода, неосн. carriers дрейфуют, образую потоки и .

Дифференцируя и подставляя градиент в (2.72) и (2.73) получим, что полный ток при обратном смещении

(2.74)

В общем виде выражение для ВАХ p-n перехода получим если объединим (2.71) и (2.72). тогда полный ток p-n перехода опишет

(2.75),

где (2.76) называется тепловым током, поскольку он имеет тепловое происхождение и сильно зависит от температуры. Из анализа (2.75) следует, что с увеличением обратного смещения величина обратного тока стремиться к некоторому const знач. , поэтому часто его называют током насыщения. Действительно при В при Т=300 К устанавливается кТ=0,026 эВ. Выражение (2.75) при этих условиях принимает вид .

При прямом смещении и выполнении условий выражение (2.75) может пренебречь единицей В и тогда оно примет вид:

(2.77).

Выражение (2.75) является идеальной ВАХ p-n перехода, т. к. при этом used значительно упрощенная, отсутствующая в большинстве практических случаев.

Следует отметить, что после преобразования (2.76) приводит к более простому виду:

(2.78)