<< 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 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 to know photocatalytic properties of tio2 nanoparticles...what to do now
Akash Reply
it is a goid question and i want to know the answer as well
Maciej
characteristics of micro business
Abigail
for teaching engĺish at school how nano technology help us
Anassong
Do somebody tell me a best nano engineering book for beginners?
s. Reply
what is fullerene does it is used to make bukky balls
Devang Reply
are you nano engineer ?
s.
fullerene is a bucky ball aka Carbon 60 molecule. It was name by the architect Fuller. He design the geodesic dome. it resembles a soccer ball.
Tarell
what is the actual application of fullerenes nowadays?
Damian
That is a great question Damian. best way to answer that question is to Google it. there are hundreds of applications for buck minister fullerenes, from medical to aerospace. you can also find plenty of research papers that will give you great detail on the potential applications of fullerenes.
Tarell
what is the Synthesis, properties,and applications of carbon nano chemistry
Abhijith Reply
Mostly, they use nano carbon for electronics and for materials to be strengthened.
Virgil
is Bucky paper clear?
CYNTHIA
so some one know about replacing silicon atom with phosphorous in semiconductors device?
s. Reply
Yeah, it is a pain to say the least. You basically have to heat the substarte up to around 1000 degrees celcius then pass phosphene gas over top of it, which is explosive and toxic by the way, under very low pressure.
Harper
Do you know which machine is used to that process?
s.
how to fabricate graphene ink ?
SUYASH Reply
for screen printed electrodes ?
SUYASH
What is lattice structure?
s. Reply
of graphene you mean?
Ebrahim
or in general
Ebrahim
in general
s.
Graphene has a hexagonal structure
tahir
On having this app for quite a bit time, Haven't realised there's a chat room in it.
Cied
what is biological synthesis of nanoparticles
Sanket Reply
what's the easiest and fastest way to the synthesize AgNP?
Damian Reply
China
Cied
types of nano material
abeetha Reply
I start with an easy one. carbon nanotubes woven into a long filament like a string
Porter
many many of nanotubes
Porter
what is the k.e before it land
Yasmin
what is the function of carbon nanotubes?
Cesar
I'm interested in nanotube
Uday
what is nanomaterials​ and their applications of sensors.
Ramkumar Reply
what is nano technology
Sravani Reply
what is system testing?
AMJAD
preparation of nanomaterial
Victor Reply
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!
QuizOver.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