Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов металл – полупроводник. Часть 2. Вольт-амперные характеристики диодов металл – полупроводник

Abstract

Вольт-амперные характеристики разных диодов и стабилитронов получены опытным путем и существенно отличаются от опыта к опыту. Как правильно обосновать причину таких отличий, неясно. В этой связи возникла проблема в разработке теоретических основ производства такого вида техники на достаточно обоснованной теоретической базе с учетом последних достижений в электротехнике и электронике. В результате рассмотрен процесс формирования токов проводимости и токов смещения в контакте металл – полупроводник. В качестве металла применен алюминий, а в качестве полупроводника – германий и кремний. При прямом приложенном внешнем напряжении разработана теория расчета вольт-амперных характеристик германиевого и кремниевого диодов. Показано, что энергия сродства атомов полупроводниковых материалов на катоде несколько возрастает вследствие связи отрицательных ионов с электрическими диполями атомов поверхностного слоя молекул алюминия внутри столбообразной пустоты и при этом формируется электрический ток проводимости путем движения электронов от катода к аноду. Концентрация электронов вследствие ионизации отрицательных ионов определяется не температурой непосредственно диода, а уменьшенной температурой электронного газа внутри алюминия вследствие преодоления контактной разности потенциалов на p–n переходе. На аноде происходит последовательное накопление отрицательного заряда электронов, что определяет превращение тока проводимости в ток смещения, так как энергия электронов в этом случае не превышает энергию работы выхода из кристалла алюминия. При обратном приложенном напряжении величина энергии сродства отрицательных ионов атомов примеси у анода остается прежней вследствие ионизации отрицательных ионов с учетом возрастания температуры электронного газа на p–n переходе с возникновением тока смещения. Электрический ток проводимости возникает с кристалла алюминия, выполняющего роль катода, внутри столбообразной пустоты вследствие термоавтоэлектронной эмиссии. Ток проводимости у анода превращается в ток смещения, который поступает во внешние электрические провода. Внутренние стенки столбообразной пустоты являются хорошим диэлектриком и поэтому хорошо проводят ток смещения внутри столбообразной пустоты. Ток проводимости в этом случае выполняет роль усилителя результирующего электрического тока.