Електронно-дірковий перехід – коротко

Ізольований кристал n-типу електрично нейтральний, сума позитивних і негативних зарядів у ньому дорівнює нулю. Кількість атомів, що позбулися одного електрона і перетворилися на позитивні іони, суворо дорівнює кількості відірвалися від атомів електронів. Чим вища температура, тим більше утворюється вільних електронів. Позитивні іони знаходяться у вузлах кристалічної решітки.
Також електрично нейтральний і ізольований кристал р-типу. Однак у ньому в хаотичному тепловому русі перебувають дірки, а атоми акцепторної суміші, що захопили зайвий електрон і перетворилися в негативні іони – у вузлах кристалічної решітки.
Наведемо кристали р- і n-типів в щільне зіткнення і розглянемо процеси на межі розділу (рис. 21а).

Після зіткнення кристалів почнеться дифузія дірок з p-області в n-область і дифузія електронів у зворотному напрямку. Зустрічаючись, електрони і дірки рекомбінують, поблизу граничної області утворюється два шари: зліва шар «оголених» негативних іонів, праворуч – шар «оголених» (компенсуються) позитивних іонів. Між двома різнойменно зарядженими шарами виникає електричне поле, напруженість якого ε перешкоджає дифузії дірок і електронів. Чим більше компенсуються іонів, т. Е. Чим більше ширина «оголених» шарів, тим вище напруженість електричного поля. При певному значенні напруженості дифузний струм припиниться.
Цьому значенню напруженості відповідають певна контактна різниця потенціалів (рис. 21 б) і певна ширина шару l, в якому рекомбинировали рухливі носії зарядів. У кристалах існують неосновні носії заряду. Під дією напруженості ε вони почнуть дрейфувати назустріч дифундують зарядів, виникає дрейфовий струм, спрямований назустріч току дифузії. Динамічна рівновага наступає при рівності дифузного і дрейфового струмів, шар збіднений вільними носіями заряду, але не позбавлений їх повністю. З наближенням до площини розділу кристалів збіднення шару носіями зарядів буде все більш вираженим. Ширина шару пов’язана з контактною різницею потенціалів залежить від вибору матеріалів і концентрації домішок. Чим вище контактна різниця потенціалів φк, тим ширше збіднений шар. Контактна різниця потенціалів надає р – n-переходу властивість односторонньої провідності.

Посилання на основну публікацію