Important Announcement
PubHTML5 Scheduled Server Maintenance on (GMT) Sunday, June 26th, 2:00 am - 8:00 am.
PubHTML5 site will be inoperative during the times indicated!

Home Explore Barrier Potential1 (1)

Barrier Potential1 (1)

Published by ICMM - 2019, 2021-04-27 17:23:24

Description: Barrier Potential1 (1)

Search

Read the Text Version

Barrier Potential: The region or space near the junction consists of an induced potential due to the diffusion of holes from p-type and electrons and electrons from n-type .this region consists of only immobile ions. The n-type semiconductor has majority charge carriers are electrons and the expression for concentration of electrons in conduction band of n-type semiconductor in thermal equilibrium condition is ������ = (������(���������������������������������∗���������������)������/������ ������(���������������−���������������������) ������������ = (������(������������������������������ ∗������������������)������/������ ������������ = ������������ ������(���������������−���������������������) − − − −������ Some number of electrons which are exists in conduction band of p-type semiconductor and they have the energy ������������ + ������������0. The concentration electrons in p-type semiconductor is ������������ = ������������ ������(������������−(������������������������+������������������)) − − − −������ Divide 1 with 2 ������������ = ������������ ������(������������������−������������������) ������������ ������������ ������(������������−(������������������������+������������������)) ������������ = ������(������������−������������−���������������������+��� (������������+������������������)) ������������ ������������ = ������(������������������������������) ������������ Apply log on both sides

������������ ������������ = ������������������ ������������ ������������ ������������ = ������������ ������������ (������������������������) ������ Multiplying and dividing with ������������ ������������ = ������������ ������������ (������������������������ ∗ ������������ ) ������ ∗ ������������ ������������ ≅ ������������ ������������������ ������������ ≅ ������������ ������������. ������������ = ������������������(������������������ ������������ ������������������������ ������������������������������������) ������������ ������������������������������������������ ������������������������������������������ ������������ = ������ ������������ = ������������������������ (������������������������������������������) − − − ������ Equation 3 represents Barrier Potential of a diode Diode Equation: When the diode is forward biased, the potential barrier is lowered by an amount of energy ������������������ and the probability of majority carriers crossing the junction is increased by a factor ������(������������������������������). Therefore, the diffusion current density increases by a factor ������(������������������������������). Thus, the diffusion current density components ������ℎ∗������ and ���������∗��������� in a forward biased diode are given by ���������∗��������� = ������������������������(������������������������������) = ������������������������(������������������������������) ���������∗��������� = ������������������������(������������������������������) = ������������������������(������������������������������) Where ������ℎ������ ������������������ ������������������ are diffusion current densities in unbiased diode. The drift current density components have not changed and have the same magnitude as in equilibrium case. Therefore, the net hole current density across the forward biased junction is ������������ = ������∗������������ − ������������������ = ������������������ (������(������������������������������) − ������) − − − ������ Similarly, the net electron current density across the junction is ������������ = ���������∗��������� − ������������������ = ������������������ (������(������������������������������) − ������) − − − ������

The total current density across the forward biased pn junction diode is a sum of electron and hole current density components, i.e. ������ = ������������ + ������������ = (������������������ + ������������������) (������(������������������������������) − ������) ������ = ������������ (������(������������������������������) − ������) − − − ������ ������������������������������ ������������ = (������������������ + ������������������) If area of crossection of the junction is A, then the current is I=JA. Therefore, ������ = ������������ (������(������������������������������) − ������) − − − ������ Where ������������ = ������������ When the diode is reverse biased, the connection from the voltage source is reversed and a voltage −������������ is applied to the diode. Therefore, using −������������ in place of ������������ in the equation 4, we get ������ = ������������ (������(−������������������������������) − ������) − − − ������ For larger values of ������������, ������(−������������������������������) → ������ ∴ ������ = −������������ ∴ ������ = −������������ Equation 3 and 5 can be combined into a single equation by denoting the forward and reverse voltages by a single symbol V. Thus, we write ������ = ������������ (������(������������������������) − ������) In terms of current ������ = ������������ (������(������������������������) − ������) Where ������ = ������������ for Forward bias and ������ = −������������ for Reverse bias. But Practically it found that ������ = ������������ (������(ƞ������������������������) − ������) Where η is a numerical constant depending on the material of the diode. For Ge, η=1 and for Si, η=2.


Like this book? You can publish your book online for free in a few minutes!
Create your own flipbook