The current-voltage characteristics of semiconductor diodes as they are made highly defected

• Autorzy: Dehimi L. , Sengouga N. , Jones B. K.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyki prądowo-napięciowe diod półprzewodnikowych o wysokim stopniu zdefektowania

• Konferencja: NOISE Miernictwo Sygnałów Przypadkowych 2000. 3 Seminarium ; 28-30.06.2000 ; Gdańsk, Polska
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The standard textbook treatment of the conduction in a semiconductor diode as a diffusion current is only correct for diodes and the junctions of bipolar transistors if they have a very high quality. The presence of shallow or deep donors or acceptors affects the size of the depletion width and the size of the diffusion current but the qualitative form of the current remains. However, mid gap generation-recombination (g-r) levels in the depletion region give rise to a g-r current which is apparent at low voltages. At high currents there is also a decrease in the expected current because of the voltage dropped across the resistance of the semiconductor material between the terminals and the diode itself. Of particular interest here, the current in a diode with a very high concentration of g-r centres is very different. It is shown that this is Ohmic with a resistance depending on the dimensions and the intrinsic semiconductor properties and not on the properties of the junction itself. This analysis with Ohmic characteristic and mid gap Fermi level pinning may not have been appreciated in bipolar or Schottky diodes and Ohmic contacts made with high resistance, irradiated and semi-insulating materials.

PL

Typowy opis mechanizmu przewodzenia diod półprzewodnikowych polegający na przepływie prądu dyfuzyjnego jest poprawny jedynie dla diod i złączy tranzystorów bipolarnych o wysokiej jakości. Obecność donorów bądź akceptorów powierzchniowych lub położonych głębiej wpływa na szerokość warstwy zubożonej i tym samym na wielkość prądu dyfuzyjnego, aczkolwiek charakter prądu pozostaje taki sam. Jednakże poziomy generacyjno-rekombinacyjne, usytuowane w środku pasma zabronionego w warstwie zubożonej powodują powstanie prądu g-r uwidaczniającego się przy małych napięciach. Przy dużych prądach występuje także spadek oczekiwanej wartości prądu wskutek spadku napięcia na rezystancji materiału półprzewodnikowego pomiędzy wyprowadzeniami a samą diodą. Prąd diody o bardzo dużej koncentracji centrów generacyjno – rekombinacyjnych jest bardzo różny. Wykazano, że ma on charakter omowy (liniowy) z rezystancją zależną od rozmiarów i właściwości półprzewodnika a nie od właściwości samego złącza. Analiza zakładająca charakterystykę omową i poziom Fermiego usytuowany w środku warstwy zabronionej może jednakże nie być adekwatna dla diod bipolarnych i Schottkiego o kontaktach omowych wykonanych z materiałów o dużej rezystancji, napromieniowanych i półizolacyjnych.

Słowa kluczowe

EN

bipolar transistors; semiconductor diode; leading

PL

tranzystory bipolarne; diody półprzewodnikowe; przewodzenie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 42, nr 12
• Strony: 18--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., wykr.

Twórcy

autor

Dehimi L.

• Institut d'Electronique, Universite de Biskra, Biskra, Algeria

autor

Sengouga N.

• Institut d'Electronique, Universite de Biskra, Biskra, Algeria

autor

Jones B. K.

• Department of Physics, Lancaster University, Lancaster

Bibliografia

• [1] B. K. Jones, M. McPherson, J. Santana: Irradiated silicon detectors: a relaxation semiconductor analysis, ROSE Technical Note 1998, http://http1.brunel.ac.uk.8080/research/rose/rosetn.htm.
• [2] B. K. Jones, J. Santana, M. McPherson: Ohmic I-U characteristics in semi-insulating semiconductor diodes, Solid State Comm. 105 (1998) 547-9.
• [3] B. K. Jones, M. McPherson: Radiation damaged silicon as a semi-insulating relaxation semiconductor: static electrical properties, Semiconductor Science and Technology, 14, (1999) 667-78.
• [4] M. Kurata: Numerical analysis for semiconductor devices, Lexing-ton Books, Lexington Mass., 1982.
• [5] M. McPherson, B. K. Jones, T. Sloan: Effects of radiation damage in silicon p-i-n photodiodes, Semicond. Sci. Technol., 12 (1997) 1187-94.
• [6] J. Santana, B. K. Jones: Semi-insulating GaAs as a relaxation semiconductor, J. Appl. Phys. 83 (1998) 7699-705.
• [7] B. K. Jones, J. Santana, M. McPherson: Semiconductor detectors for use in high radiation damage environments-Semi-insulating GaAs or silicon?, Nucl. Instrum. and Methods in Physics Research A 395 (1997) 81-7.
• [8] B. K. Jones, J. Santana, M. McPherson: Negative capacitance ef-fects in semiconductor diodes, Solid State Commun. 107 (1998) 47-50.
• [9] B. K. Jones, M. McPherson: The white noise in relaxation semi-conductor diodes, Proc. 15th Int. Conf. On Noise in Physical Systems and 1/f Fluctuations 1999, ed C. Surya, Bentham Press, London, 1999,92-5.