Свойства электронно-дырочного перехода

Материалы лекции В.Г. Шинкаренко. 2010/2011 уч. год.
-1-
Контрольные вопросы по теме «Свойства электронно-дырочного перехода»
1. Каковы основные допущения модели идеального р-n–перехода? Укажите этапы анализа работы р-n–
перехода, где они конкретно используются.
2. Какими зарядами формируется область пространственного заряда (ОПЗ) перехода?
3. Каковы условия равновесного состояния р-n–перехода?
4. Каковы физические условия состояния диффузионно-дрейфового равновесия?
5. Чем определяется величина потенциального барьера (контактной разности потенциалов) р-n–
перехода? Как зависит высота потенциального барьера от концентрации примесей, температуры, ширины
запрещённой зоны полупроводника, внешнего напряжения?
6. Чем ограничивается величина контактной разности потенциалов перехода?
7. Что такое симметричный несимметричный переход? Каковы особенности расположения ОПЗ в этих
переходах?
8. Какие составляющие тока через переход изменяют своё направление при изменении полярности
внешнего напряжения/
9. Каков механизм переноса СНЗ через ОПЗ при прямом и обратном смещении?
10. Почему обратный ток идеального р-n–перехода достигает насыщения, а прямой – нет?
11. Какие физические процессы являются ключевыми при формировании прямого и обратного токов
перехода?
12. Каковы физические причины инерционности прямого тока?
13. За счёт чего достигается односторонняя инжекция при прямом смещении р-n–перехода?
14. Как и от каких параметров полупроводника зависит соотношение между электронной и дырочной
составляющей прямого тока перехода?
15. Как и от каких параметров полупроводника зависит соотношение между электронной и дырочной
составляющей обратного тока перехода?
16. При каких условиях прямой ток можно считать диффузионным?
17. Диффузионный ток пропорционален градиенту концентрации носителей заряда. Если при прямом
смещении градиент концентрации вдали от р-n–перехода равен нулю (см. рис 9), то какой ток проходит через
контакт?
18. При каких условиях ток диода можно выражать только через ток ННЗ? Почему при выводе ВАХ
явным образом не рассматриваются ОНЗ?
19. Каков механизм управления током диода при изменении внешнего напряжения?
20. Каков механизм изменения величины неподвижного заряда ОПЗ при изменении внешнего
напряжения?
21. Дайте определение диффузионной и барьерной ёмкости перехода. Чем диффузионная ёмкость
отличается от барьерной, а барьерная от конденсаторной?
22. Каковы физические причины существования ёмкостных свойств р-n–перехода?
23. Изменением какого параметра р-n–перехода определяется зависимость барьерной ёмкости от
напряжения?
24. Как можно объяснить необходимость параллельного соединения барьерной/диффузионной ёмкости и
генератора тока диода в схемах замещения р-n–перехода по переменному току?
25. Как меняется прямая и обратная ветви ВАХ при изменении температуры?
26. Назовите составляющие обратного тока идеального и реального р-n–переходов. Какими физическими
процессами они обусловлены? Какими параметрами полупроводника определяется их относительная
величина? Какая составляющая обратного тока является преобладающей и почему?
27. Почему обратный ток реального диода, в отличие от идеального, растёт с увеличением обратного
смещения?
28. Укажите характерные различия ВАХ реального и идеального диодов. Какими физическими
процессами обусловлены эти различия?
29. В каких случаях и как процессы генерации и рекомбинации в ОПЗ влияют на вид ВАХ диода?
30. Почему пренебрежение дрейфовой составляющей прямого тока идеального диода является разумным
и когда её надо учитывать?
31. Какие физические процессы и явления надо учитывать при работе диода в условиях высокого уровня
инжекции?
32. Каковы критерии высокого/низкого уровня инжекции?
33. Что такое инжекция/экстракция СНЗ?
34. Получите аналитические выражения (7), (8) для распределения концентрации ННЗ через решение
уравнений непрерывности. Обоснуйте вид дифференциальных уравнений и граничные условия.
35. Что такое «диффузионный треугольник»?
36. Какие физические выводы и явления отображают взаимно-однозначные аналитические соотношения
(9), (10) между концентрацией ННЗ и напряжением на р-n–переходе?
37. Укажите основные этапы физического вывода ВАХ идеального диода, проведённого в настоящем
пособии, и этапы аналитического вывода ВАХ через решение уравнений непрерывности. Обоснуйте
основные допущения модели и граничные условия.