Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

34 3. AZ ELEKTRONIKUS ESZKÖZÖK TULAJDONSÁGAINAK AZ ÖSSZEFOGLALÁSA
n(0)
n(x) Az egységnyi térfogatra jutó szabad
elektronok száma
L n
n p
0 x
A dióda “bázisának” a szélessége
A kiürített réteg
“p” oldali széle
A “p” oldali fémes
csatlakozás
3.7. ábra. Az elektronok sűrűsége a p oldalon széles bázisú dióda esetén.
a p oldalon a diffúzió hatására meg tud tenni rekombináció nélkül, az elektron L n [m] szabad
úthosszának nevezzük. Az elektronok által szállított diffúziós áram az
i = −qAD n
dn(x)
dx
(3.16)
kifejezéssel határozható meg, ahol D n
[
m 2 /s ] az elektronok diffúziós állandója, A [ m 2] a
tömb keresztmetszete,q [As] az elektron töltése,n(x) [ 1/m 3] pedig az elektronok sűrűségének
függése a helykoordinátától. Hasonlóan azt az átlagos hosszúságot, amit egy lyuk az n oldalon
a diffúzió hatására meg tud tenni rekombináció nélkül, a lyuk L p [m] szabad úthosszának
nevezzük. A lyukak által szállított diffúziós áram az
i = qAD p
dp(x)
dx
(3.17)
kifejezéssel határozható meg, ahol D p
[
m 2 /s ] a lyukak diffúziós állandója, A [ m 2] a tömb
keresztmetszete, q [As] az elektron töltése, p(x) [ 1/m 3] pedig a lyukak sűrűségének függése a
helykoordinátától.
Ha egy elektron és egy lyuk egyesül egymással, akkor az áramot az adott oldal többségi töltéshordozói
ohmos vezetéssel szállítják tovább. Ezt a folyamatot illusztrálja a 3.7. és 3.8. ábra a p
oldalra kerülő elektronok esetében.
Megjegyzendő, hogy a p oldalon diffúzióval terjedő elektronok sűrűsége a p oldali fémes kontaktusnál
gyakorlatilag nullára csökken, mivel a fémes kontaktus az elektronokat "elnyeli".
• A 3.7. ábrán az úgynevezett "széles" bázisú dióda esetét ábrázoltuk, ami annyit jelent, hogy a
p oldalon a kiürített réteg széle és a fémes érintkező közötti távolság az elektronok szabad úthosszának
többszöröse. Ilyenkor az x tengely mentén előrehaladva az elektronok folyamatosan
rekombinálódnak, és sűrűségük a fémes érintkező előtt lecsökken egészen az n p értékig, ami a
p oldalon a szabad elektronok sűrűsége termikus egyensúly esetén. Az áramot a kiürített réteg
közelében az elektronok diffúzióval szállítják, azxtengely mentén előrehaladva az áram szállítását
ohmos vezetéssel a többségi töltéshordozó lyukak veszik át. Az elektronok által szállított
áram tehát mindenxhelyen az
dn(x)
i = −qAD n (3.18)
dx
egyenlet segítségével határozható meg, ami x növelésével folyamatosan csökken, de az áram
értéke a teljes tömbben minden helyen azonos, csak az áram többi részét a p oldalon többségben
lévő lyukak szállítják.