<< Chapter < Page Chapter >> Page >

- Tác dụng một hiệu điện thế giữa hai cực của nối sao cho điện thế vùng P lớn hơn vùng N một trị số V. Trường hợp này ta nói nối P-N được phân cực thuận (Forward Bias).

- Nếu điện thế vùng N lớn hơn điện thế vùng P, ta nói nối P-N được phân cưc nghịch (Reverse Bias).

Nối p-n được phân cực thuận:

Khi chưa được phân cực, ngang mối nối ta có một rào điện thế V0. Khi phân cực thuận bằng hiệu điện thế V thì rào điện thế giảm một lượng V và trở thành VB = V0-V, do đó nối P-N mất thăng bằng. Lỗ trống khuếch tán từ vùng P sang vùng N tạo ra dòng điện Ip. Điện tử khuếch tán từ vùng N sang vùng P tạo ra dòng điện In. Dòng điện I qua nối P-N là : I = I p + I n size 12{I=I rSub { size 8{p} } +I rSub { size 8{n} } } {}

Dòng điện I không phụ thuộc vào thời gian và vị trí của tiết diện A vì ta có một trạng thái thường xuyên nhưng dòng điện In và Ip­ phụ thuộc vào vị trí của tiết diện.

Trong vùng P xa vùng hiếm, lỗ trống trôi dưới tác dụng của điện trường tạo nên dòng Jpp. Khi các lỗ trống này đến gần vùng hiếm, một số bị tái hợp với các điện tử từ vùng N khuếch tán sang. Vì vùng hiếm rất mỏng và không có điện tử nên trong vùng này các lỗ trống khuếch tán thẳng ngang qua mà không bị mất và tiếp tục khuếch tán sang vùng N nhưng bị mất lần vì có sự tái hợp với các điện tử trong vùng này.

Tương tự, sự khuếch tán của điện tử từ vùng N sang vùng P cũng tuân theo qui chế trên. Ta để ý là các đồ thị nhận một trục đối xứng vì tổng số các dòng điện lỗ trống và dòng điện tử phải bằng một hằng số.

Ta có:Jpp (x1) = Jpn(x2)

Jnp (x1) = Jnn(x2)

Dòng điện J tại một tiết diện bất kỳ là hằng số. Vậy tại x1 hoặc x2 ta có:

J = Jpp(x1) + Jnp (x1) = Jpn(x2) + Jnn(x2)

Dòng điện Jpn là dòng khuếch tán các lỗ trống, nên có trị số tại tiết diện x là:

J pn ( x ) = e . D p . dP n ( x ) dx size 12{J rSub { size 8{ ital "pn"} } \( x \) = - e "." D rSub { size 8{p} } "." { { ital "dP" rSub { size 8{n} } \( x \) } over { ital "dx"} } } {}

Trong đó, Pn(x) là mật độ lỗ trống trong vùng N tại điểm x. Ta tính Pn(x)

Ta dùng phương trình liên tục:

P n t = P n P n 0 τ p I p x . 1 e . A size 12{ { { partial P rSub { size 8{n} } } over { partial t} } = - { {P rSub { size 8{n} } - P rSub { size 8{n rSub { size 6{0} } } } } over {τ rSub {p} } } size 12{ - { { partial I rSub {p} } over { size 12{ partial x} } } } size 12{ "." { {1} over {e "." A} } }} {}

Vì dòng điện Jpn không phụ thuộc vào thời gian nên phương trình trở thành:

d 2 P n dx 2 = P n P n 0 L p 2 size 12{ { {d rSup { size 8{2} } P rSub { size 8{n} } } over { ital "dx" rSup { size 8{2} } } } = { {P rSub { size 8{n} } - P rSub { size 8{n rSub { size 6{0} } } } } over {L rSub {p} rSup {2} } } } {} Trong đó L p = D p . τ p size 12{L rSub { size 8{p} } = sqrt {D rSub { size 8{p} } "." τ rSub { size 8{p} } } } {}

Và có nghiệm số là: P n ( x ) P n 0 = P n ( x 2 ) P n 0 . e x x 2 L p size 12{P rSub { size 8{n} } \( x \) - P rSub { size 8{n rSub { size 6{0} } } } = left [P rSub {n} size 12{ \( x rSub {2} } size 12{ \) - P rSub {n rSub { size 6{0} } } } right ] size 12{ "." e rSup { - { {x - x rSub { size 6{2} } } over {L rSub { size 6{p} } } } } }} {}

Suy ra, J pn ( x 2 ) = e . D p dP n dx x = x 2 = e . D p L p P n ( x 2 ) P n 0 size 12{J rSub { size 8{ ital "pn"} } \( x rSub { size 8{2} } \) = - e "." D rSub { size 8{p} } { { ital "dP" rSub { size 8{n} } } over { ital "dx"} } \rline rSub { size 8{x=x rSub { size 6{2} } } } = { {e "." D rSub {p} } over { size 12{L rSub {p} } } } left [ size 12{P rSub {n} size 12{ \( x rSub {2} } size 12{ \) - P rSub {n rSub { size 6{0} } } }} right ]} {}

Ta chấp nhận khi có dòng điện qua mối nối, ta vẫn có biểu thức: dv = V T dp p size 12{ ital "dv"= - V rSub { size 8{T} } { { ital "dp"} over {p} } } {} như trong trường hợp nối cân bằng.

Lấy tích phân hai vế từ x1 đến x2 ta được:

0 V B dv = V T p p ( x 1 ) p p 0 p n ( x 2 ) dp p size 12{ Int cSub { size 8{0} } cSup { size 8{V rSub { size 6{B} } } } { ital "dv"} = - V rSub {T} Int cSub {p rSub { size 6{p \( x rSub {1} \) } } approx p rSub { size 6{p rSub {0} } } } cSup {p rSub { size 6{n} } \( x rSub { size 6{2} } \) } { size 12{ { { ital "dp"} over {p} } } } } {}

Ta được:

Mà: V B = V 0 V = V T log P p 0 P n 0 V size 12{V rSub { size 8{B} } =V rSub { size 8{0} } - V=V rSub { size 8{T} } "log" left ( { {P rSub { size 8{p rSub { size 6{0} } } } } over {P rSub {n rSub { size 6{0} } } } } right ) size 12{ - V}} {}

Suy ra: V = V T log P n ( x 2 ) P n 0 size 12{V=V rSub { size 8{T} } "log" left ( { {P rSub { size 8{n} } \( x rSub { size 8{2} } \) } over {P rSub { size 8{n rSub { size 6{0} } } } } } right )} {}

Nên: P n ( x 2 ) = P n 0 . e V V T size 12{P rSub { size 8{n} } \( x rSub { size 8{2} } \) =P rSub { size 8{n rSub { size 6{0} } } } "." e rSup { { {V} over {V rSub { size 6{T} } } } } } {}

Do đó: J pn ( x 2 ) = e . D p . 1 L p P ( x 2 ) P n 0 size 12{J rSub { size 8{ ital "pn"} } \( x rSub { size 8{2} } \) =e "." D rSub { size 8{p} } "." { {1} over {L rSub { size 8{p} } } } left [P \( x rSub { size 8{2} } \) - P rSub { size 8{n rSub { size 6{0} } } } right ]} {}

J pn ( x 2 ) = e . D p L p . P n 0 . e V V T 1 size 12{J rSub { size 8{ ital "pn"} } \( x rSub { size 8{2} } \) =e "." { {D rSub { size 8{p} } } over {L rSub { size 8{p} } } } "." P rSub { size 8{n rSub { size 6{0} } } } "." left [e rSup { { {V} over {V rSub { size 6{T} } } } } size 12{ - 1} right ]} {}

Tương tự, ta có:

J np ( x 1 ) = e . D n . 1 L n n p ( x 1 ) n p 0 size 12{J rSub { size 8{ ital "np"} } \( x rSub { size 8{1} } \) =e "." D rSub { size 8{n} } "." { {1} over {L rSub { size 8{n} } } } left [n rSub { size 8{p} } \( x rSub { size 8{1} } \) - n rSub { size 8{p rSub { size 6{0} } } } right ]} {} J np ( x 1 ) = e . D n L n . n p 0 e V V T 1 size 12{J rSub { size 8{ ital "np"} } \( x rSub { size 8{1} } \) =e "." { {D rSub { size 8{n} } } over {L rSub { size 8{n} } } } "." n rSub { size 8{p rSub { size 6{0} } } } left [e rSup { { {V} over {V rSub { size 6{T} } } } } size 12{ - 1} right ]} {}

Suy ra, mật độ dòng điện J trong mối nối P-N là:

J = J pn ( x 2 ) + J np ( x 1 ) size 12{J=J rSub { size 8{ ital "pn"} } \( x rSub { size 8{2} } \) +J rSub { size 8{ ital "np"} } \( x rSub { size 8{1} } \) } {}

J = e D P L P . p no + D n L n . n po . e V V T 1 size 12{J=e left [ { {D rSub { size 8{P} } } over {L rSub { size 8{P} } } } "." p rSub { size 8{ ital "no"} } + { {D rSub { size 8{n} } } over {L rSub { size 8{n} } } } "." n rSub { size 8{ ital "po"} } right ] "." left [e rSup { size 8{ { {V} over {V rSub { size 6{T} } } } } } - 1 right ]} {}

Như vậy, dòng điện qua mối nối P-N là:

I = A . e D P L P . p no + D n L n . n po . e V V T 1 size 12{I=A "." e left [ { {D rSub { size 8{P} } } over {L rSub { size 8{P} } } } "." p rSub { size 8{ ital "no"} } + { {D rSub { size 8{n} } } over {L rSub { size 8{n} } } } "." n rSub { size 8{ ital "po"} } right ] "." left [e rSup { size 8{ { {V} over {V rSub { size 6{T} } } } } } - 1 right ]} {}

Đặt: I 0 = A . e . D P L P . p no + D n L n . n po size 12{I rSub { size 8{0} } =A "." e "." left [ { {D rSub { size 8{P} } } over {L rSub { size 8{P} } } } "." p rSub { size 8{ ital "no"} } + { {D rSub { size 8{n} } } over {L rSub { size 8{n} } } } "." n rSub { size 8{ ital "po"} } right ]} {}

Ta được: I = I 0 e V V T 1 size 12{I=I rSub { size 8{0} } left [e rSup { size 8{ { {V} over {V rSub { size 6{T} } } } } } - 1 right ]} {}

Phương trình này được gọi là phương trình Schockley

Trong đó: V T = kT e = D p μp = D n μn size 12{V rSub { size 8{T} } = { { ital "kT"} over {e} } = { {D rSub { size 8{p} } } over {μp} } = { {D rSub { size 8{n} } } over {μn} } } {}

Với k = 1, 381 . 10 23 J / 0 K size 12{k=1,"381" "." "10" rSup { size 8{ - "23"} } J/ rSup { size 8{0} } K} {} là hằng số Boltzman

e = 1, 602 . 10 19 coulomb size 12{e= - 1,"602" "." "10" rSup { size 8{ - "19"} } ital "coulomb"} {} , là điện tích của electron

T là nhiệt độ tuyệt đối.

Ở nhiệt độ bình thường, T=2730K, VT=0,026 volt. Khi mối nối chuyển vận bình thường, V thay đổi từ 0,3 V đến 0,7 V tùy theo mối là Ge hay Si, V V T > 10 e V V T >> 1 size 12{ { {V} over {V rSub { size 8{T} } } }>"10" drarrow e rSup { size 8{ { {V} over {V rSub { size 6{T} } } } } } ">>"1} {}

Vậy, I I 0 . e V V T size 12{I approx I rSub { size 8{0} } "." e rSup { size 8{ { {V} over {V rSub { size 6{T} } } } } } } {}

Ghi chú: Công thức trên chỉ đúng trong trường hợp dòng điện qua mối nối khá lớn (vùng đặc tuyến V-I thẳng, xem phần sau); với dòng điện I tương đối nhỏ (vài mA trở xuống), người ta chứng minh được dòng điện qua mối nối là:

Questions & Answers

what is variations in raman spectra for nanomaterials
Jyoti Reply
I only see partial conversation and what's the question here!
Crow Reply
what about nanotechnology for water purification
RAW Reply
please someone correct me if I'm wrong but I think one can use nanoparticles, specially silver nanoparticles for water treatment.
Damian
yes that's correct
Professor
I think
Professor
what is the stm
Brian Reply
is there industrial application of fullrenes. What is the method to prepare fullrene on large scale.?
Rafiq
industrial application...? mmm I think on the medical side as drug carrier, but you should go deeper on your research, I may be wrong
Damian
How we are making nano material?
LITNING Reply
what is a peer
LITNING Reply
What is meant by 'nano scale'?
LITNING Reply
What is STMs full form?
LITNING
scanning tunneling microscope
Sahil
how nano science is used for hydrophobicity
Santosh
Do u think that Graphene and Fullrene fiber can be used to make Air Plane body structure the lightest and strongest. Rafiq
Rafiq
what is differents between GO and RGO?
Mahi
what is simplest way to understand the applications of nano robots used to detect the cancer affected cell of human body.? How this robot is carried to required site of body cell.? what will be the carrier material and how can be detected that correct delivery of drug is done Rafiq
Rafiq
what is Nano technology ?
Bob Reply
write examples of Nano molecule?
Bob
The nanotechnology is as new science, to scale nanometric
brayan
nanotechnology is the study, desing, synthesis, manipulation and application of materials and functional systems through control of matter at nanoscale
Damian
Is there any normative that regulates the use of silver nanoparticles?
Damian Reply
what king of growth are you checking .?
Renato
What fields keep nano created devices from performing or assimulating ? Magnetic fields ? Are do they assimilate ?
Stoney Reply
why we need to study biomolecules, molecular biology in nanotechnology?
Adin Reply
?
Kyle
yes I'm doing my masters in nanotechnology, we are being studying all these domains as well..
Adin
why?
Adin
what school?
Kyle
biomolecules are e building blocks of every organics and inorganic materials.
Joe
anyone know any internet site where one can find nanotechnology papers?
Damian Reply
research.net
kanaga
sciencedirect big data base
Ernesto
Introduction about quantum dots in nanotechnology
Praveena Reply
what does nano mean?
Anassong Reply
nano basically means 10^(-9). nanometer is a unit to measure length.
Bharti
do you think it's worthwhile in the long term to study the effects and possibilities of nanotechnology on viral treatment?
Damian Reply
absolutely yes
Daniel
how did you get the value of 2000N.What calculations are needed to arrive at it
Smarajit Reply
Privacy Information Security Software Version 1.1a
Good
Got questions? Join the online conversation and get instant answers!
Jobilize.com Reply

Get the best Algebra and trigonometry course in your pocket!





Source:  OpenStax, Mạch điện tử. OpenStax CNX. Aug 07, 2009 Download for free at http://cnx.org/content/col10892/1.1
Google Play and the Google Play logo are trademarks of Google Inc.

Notification Switch

Would you like to follow the 'Mạch điện tử' conversation and receive update notifications?

Ask