Прямой и обратный режимы

В прямом направлении напряжение падает на pn-переходе и сопротивлении смежной n^- зоны, напряжение состоит из:

Диффузное напряжение на pn-переходе зависит от примесей в обеих сторонах перехода, и обычно составляет 0.6.0.8 В. Для быстрых диодов с обратным напряжением 600 В и более преобладает падение на сопротивлении. Время жизни носителей заряда в обратных диодах должно быть очень малым, так, чтобы падение напряжения зависело экспоненциально от ширины основы w_B :

L_A - неполярная длина диффузионной области.

, где константа диффузионной области

k: постоянная Больцмана, 1,38066 · 10^-23

q: заряд, 1,60218 · 10^-19

m_n и m_p - для подвижности электронов и дырок при заполнении n^- зоны свободными электронами и дырками [284]. Благодаря такой экспоненциальной корреляции можно получить наименее возможное w_B.

Несмотря на это, ширина основы w_B определенно влияет на запирающее напряжение. Возможны два различных случая (рис.1.29):

Если w_B определена так, что зона пространственного заряда не может простираться в n⁺ зону (треугольная характеристика), это называется non-punch-through структура [285]. Если w_B определена так, что зона пространственного заряда простирается в n⁺ зону (трапецеидальная характеристика), это называется punch-through диодом. Но реальные punch-through, у которых зона пространственного заряда может достигать примеси другого типа, в этом случае не реализуемы. Такое обозначение общепринято.

Рис. 1.29. Диод с треугольной (а) и трапецеидальной (b) характеристикой

Для идеального NPT-диода w_B определено так, что оно находится в конце треугольной характеристики. Если примесь оптимальна, будет минимально w_B

где С = 1,8 · 10^-35 см⁶V^-7

Минимальную примесь, требуемую для PT-диодов, можно рассчитать таким же образом. В предельном случае характеристика может быть прямоугольной, Е₁ = Е₀ (см. рис.1.29). Соответственно,

По сравнению с w_B, определенной для NPT (1.8):

Этот крайний случай, однако, можно и не получить, но с существующими технологиями это может быть приблизительно

Различия между РТ-структурой в соответствии с (1.11) и NPT-структурой в соответствии с (1.8) добавляют 0,8 В при открытом диоде, учитывая малое время жизни носителей заряда. Поэтому РТ-структура является предпочтительней.