ZÁVĚRNÉ VLASTNOSTI PŘECHODU PN

Transkript

1 ZÁVĚRÉ VLSTOST PŘECHO P a přechou P elaivně šioká oblas posoového náboje ionizovaných onoů v oblasi ypu a ionizovaných akcepoů v oblasi ypu P Poissonova ovnice (jeenoozměně x E x e [ ( x ( x ] Počáek souřanic v mísě přechou, j. ( ( [ ( x ( x ] x [ ( x ( x ] Musí plai x

2 V oblasi ypu P (- < x < ( E x e x e x x ( V oblasi ypu ( < x < [ ] ( ( x x e x E ( E x e x e x x ( max e e E apěí na přechou P ( ( R iff ( e e x x E ( ( R iff e

3 PRŮRZ PŘECHO P (elekický Elekon na sření áze mezi věma sážkami l s získá kineickou enegii W kin mn ( v Els Je-li W kin >W g, oje při sážce s neuálním aomem k uvolnění alších nosičů ( náazová ionizace Koeficien náazové ionizace α(e, α ( E α E α ( E x max E E BR BR EBR e E BR BR g 47 7 α( E.8 E ( m 4 / 8 E BR 7,3 ( V / m BR BR,68 4, / 4 7 /8 ( V ( m

4 TEPELÝ PRŮRZ PŘECHO P Při půchou pouu vzniká na přechou P záový výkon, keý se mění na eplo, keé je ováěno o okolí o eploě T a. Při konsanním závěném napěí R, P j R R R κ W R 3 g T j exp BR kt j T 3 j Pomínkou sabilního savu je W exp kt Při překočení eploy T k ochází k ychlému ohřevu sukuy ak, že eploa může lokálně osáhnou ininzické eploy T i. Teno jev je nazýván epelný půaz nebo uhý půaz (secon beakown g j Tj Ta Rh(ja Pj Pa < T T j a R h

5 VÝKOOVÉ OY Výkonové polovoičové ioy se v aplikacích používají k zabezpečení půchou pouu jením směem, nejčasěji k usměňování sříavého pouu., V 5 5 V RRM V Vněkeých aplikacích je požaován ychlý přecho z popusného savu o závěného savu a naopak.

6 ZÁVĚRÉ VLSTOST OY Velikos maximálního osažielného půazného napěí smého ovinného přechou P (po >> osažielné půazné závěné napěí R(BR BR je omezeno způsobem zakončení přechou P BR E e BR Zkosení povchu Oblas posoového náboje přecho P Přecho P Oblas posoového náboje

7 PROPSTÝ STV VÝKOOVÉ OY Při polaizaci v přímém směu, bue ioou poéka pou. a ioě se usaví úbyek napěí Závislos f( nazýváme popusnou chaakeisikou ioy P Úbyky napěí na přechoech P a P kt e ln J J H Úbyek napěí na sření oblasi je z nejvěší čási án opoem, keý klae půchou pouu oblas mezi kajními vsvami P a. Pole Ohmova zákona plaí E J/γ, konukivia γ e(nµ n pµ p

8 Použijeme li ovnici nábojové bílance, v popusném (usáleném savu Sření koncenace nosičů Q τ Q en n av av Q w τ ew ( Q τ Opo vniřní oblasi ioy R s w ρ en av w ( µ µ n p w τ ( µ n µ p Úbyek napěí na ioě R kt e j ln s w τ ( µ µ Při vysoké koncenaci n ochází k ozpylu nosičů na nosičích, s osoucí koncenací (s osoucí pouovou husoou klesá pohyblivos ůslekem ozpylu nosičů na nosičích je ůs úbyku napěí s osoucí pouovou husoou. J K ln K J m n p,5 < m <,75

9 K K K ln J J H K ln J K J J m m po w > L K w L ~ exp Po zjenoušení obvoových simulací se V- chaakeisika ioy nahazuje přímkou ( TO T V je ypový (jmenoviý pou T π V T ose s poměem w/l (T klesá s osoucí eploou T ose s osoucí eploou

10 E Po vysoké půazné napěí BR je zapořebí BR BR maeiál o nízké koncenaci onoů e velká šířka oblasi posoového náboje a ey i velká w. velká vzálenos w mezi emioy a P. Požaavek současného osažení vysokého R(BR a nízkých popusných zá je konflikní. ízké úbyky napěí je možno osáhnou pouze při zachování louhé oby živoa neovnovážných nosičů τ vpůběhu echnologického pocesu omální konsukce (PT e R( BR EBR Konsukce se slačeným polem (PT e ν R( BR EBRw w

11 Výhoy PT konsukce: je možno sejného závěného napěí osáhnou při menší vzálenosi w kajních a P vsev, čemuž opovíá nižší popusné napěí při sejné pouové husoě a sejné obě živoa nosičů, je možné osáhnou sejného závěného napěí a sejné popusné chaakeisiky při kaší obě živoa nosičů. evýhoy PT konsukce: poblém povchového zakončení přechou P možnos vzniku oscilací v půběhu pocesu závěného zoavení

12 Po kažý yp součásky je sanoven (s ohleem na epelnou sabiliu ozsah přípusných povozních eplo maximální opakovaelný závěný pou RRM,< RM opakovaelné závěné napěí RRM, nejvyšší přípusné okamžié napěí, keým je možné peioicky zaěžova součásky v závěném směu v celém ozsahu pacovních eplo.. V ( RM 4 6 (m

13 YMCKÉ PROCESY VE VÝKOOVÝCH OÁCH Rozložení koncenace nosičů v objemu součásky v popusném a závěném savu se výazně liší Popusný sav oblas mezi emioy a P zaplavena neovnovánými nosiči Závěný sav na přechou P oblas posoového náboje zcela zbavená volných nosičů

14 PŘECHO ZE ZÁVĚRÉHO O PROPSTÉHO STV (zapínací poces Vnějším zojem je v obvou vynucen náůs popusného pouu s vysokým i /. Vniřní vsvy jsou posupně zaplavovány nosiči injekovanými z kajních a P vsev ( ( ( ( ( ( ( ( u u u u u u u u em Ohm P P f - oba popusného zoavení

15 PŘECHO Z PROPSTÉHO O ZÁVĚRÉHO STV (vypínací poces Při změně směu pouu v obvou zbývá v bázi ioy náboj neovnovážných nosičů s f.5 M M - RW Tepve až klesne vlivem oveení a ekombinace koncenace nosičů v mísě přechou P na ovnovážnou honou, může se na přechou P začí vyváře oblas posoového náboje a ochází k zoavení závěných vlasnosí ioy.

16 Možnosi řešení: Řešení ovnice koninuiy okajové pomínky nx (, nx (, Jn ( x, τ e x ( J e n n n n(, x současně s Poissonovou ovnicí ive iv ga e( p n umeické simulace Řešení v přiblížení nábojové analýzy ává semikvaniaivní výsleky Q Q i ( τ H

17 Q Q i ( τ V popusném savu ioou pochází konsanní pou Q( Jesliže Q( H ( i τ τ H τ H exp τ H H blas posoového náboje se vyvoří, kyž náboj klesne na honou Q v čase s, y pou osáhne honoy m. τ > s eff wrτ τ Cπ * H * H a w R ( exp s i M τ eff w R w je šířka oblasi, ve keé zůsávají neovnovážné nosiče po vyvoření oblasi posoového náboje na přechou P

18 Poces závěného zoavení bývá obvykle chaakeizován obou závěného zoavení a nábojem závěného zoavení (komuačním nábojem Q. ( Q i Q M s i

19 Poku je ioa zapojena o séie s inukčnosí, vzniká v půběhu pocesu závěného zoavení vlivem přeušení půchou pouu na ioě přepěí, Je-li maximální pacovní napěí RW ( i M RW RW ir s f io s PT konsukcí mohou vzniknou vysoká přepěí, přípaně výazné oscilace

20 ioy s měkkým zoavením (sof ioes Po osažení měkkého zoavení ( f > s je řeba sníži koncenaci nosičů na saně P Toho je možno osáhnou τ cons Snížením oby živoa po emioem P (ozařování poony, He, ifúze, apo. B Snížením injekční účinnosi emiou P

21 Výkonové Schokyho ioy Přenos náboje v Schokyho ioách je ealizován majoiními nosiči Časové konsany zapínání a vypínání spojeny pouze s nabiím kapaciy oblasi posoového náboje na přechou polovoič kov n - n K ůležiým paameem je ezisivia ρ V 3 4 BR ρ RS ρ - C ρ W V B W c W v S osoucím ρ ose půazné napěí, ose časová konsana R s C a zhošuje se popusná chaakeisika V B R R R c n - n Epiaxial laye Subsae p n n K p K

22 (b Rychlá ioa může bý ealizována paalelní inegací M Schokyho ioy a P ioy (označuje se MPS, SP, JBS. J /mm - MPS ioe p -n-n ioe Schoky ioe - n n p Schoky ioe (a K V V (c K i 5 µm Schoky MPS P p Schoky ioe