Curentul invers al jonctiunii pn

Curentul invers al jonctiunii pn

Ecuatia Shochley (12.90) este valabila si pentru tensiuni de polarizare inverse U_A<0 (Fig. 12.12a). Pentru o tensiune inversa, U_A, mai mare in valoare absoluta de 0,1 V, adica mult mai mare fata de potentialul termic, U_T=k_BT, factorul exponential din relatia (12.90) devine nul si curentul electric prin jonctiunea pn devine:

(12.94)

care se numeste curent invers de saturatie al jonctiunii pn si este dat de expresiile (12.91) sau (12.92). Din aceste relatii se observa ca I₀ nu depinde de valoarea tensiunii inverse aplicate jonctiunii pn.

La tensiuni inverse mari concentratiile purtatorilor minoritari date de expresiile (12.72) si (12.73) devin, pentru goluri si respectiv pentru electroni:

(12.95)

(12.96)

In Fig. 12.12 b sunt reprezentate dependentele si ale purtatorilor de sarcina prin jonctiunea pn polarizata invers.

Fig. 12.12. a) Jonctiunea pn polarizata invers,

b) Dependenta purtatorilor de sarcina in jonctiunea pn polarizata invers.

Curentul invers de saturatie al unei jonctiuni pn este constituit din purtatorii minoritari, generati termic in regiunile neutre ale jonctiunii, care difuzeaza catre regiunea de trecere unde sunt preluati de campul electric existent in aceasta regiune si trecuti in cealalta regiune neutra a jonctiunii. La marginea regiunii de trecere vor ajunge numai acei purtatori minoritari generati in vecinatatea acesteia, la o departare cel mult egala cu lungimea medie de difuzie L_p si respectiv L_n.

Intr-adevar, inlocuind constantele de difuzie in functie de lungimile de difuziune si de timpii de viata, din relatiile (11.46) si (11.53), curentul invers de saturatie dat de relatia (12.91) devine:

(12.97)

Avand in vedere relatiile vitezelor nete de recombinare (11.28) si (11.29) si faptul ca pentru si respectiv din relatiile (12.95) si (12.96) concentratiile purtatorilor minoritari tind catre zero, vitezele de recombinare devin negative:

Dar asa cum s-a mentionat in subcapitolul 11.1, o viteza de recombinare negativa reprezinta de fapt o viteza de generare. Rezulta urmatoarele expresii pentru viteza de generare termica a golurilor din regiunea n si respectiv viteza de generare termica a electronilor din regiunea p:

Cu aceste expresii pentru vitezele de generare a purtatorilor minoritari, curentul invers de saturatie din relatia (12.97) devine:

(12.102)

care poate fi interpretat ca fiind curentul electric determinat de numarul de purtatori minoritari generati in volumele S_JL_p si S_JL_n ale zonelor p si respectiv n.

Daca curentul direct ce trece printr-o jonctiune a fost numit si curent de difuzie-recombinare, curentul invers poate fi denumit si curent de generare-drift.

In cazul jonctiunilor asimetrice de tipul p⁺n (N_a>>N_d), curentul invers de saturatie are expresia:

(12.103)

adica valoarea curentului invers va fi caracterizata de concentratia p_n0, lungimea de difuziune L_p si timpul de viata t_p pentru golurile din regiunea n. Asemenea jonctiuni asimetrice, subtiri, se utilizeaza si la fabricarea diferitelor structuri microelectronice si a tranzistorilor cu baza de grosime mult mai mica decat lungimea de difuzie, in care fenomenele de recombinare pot fi neglijate.