Характеристика p-n-перехода

Місце контакту двох напівпровідників з різними типами провідності (електронної та доречний) називається електронно-дірковим переходом, або p-п-переходом. В області pn-переходу виникає цікаве і дуже важливе явище – одностороння провідність. Здійснюючи тепловий рух, носії заряду проникають через кордон розділу областей. Вільні електрони переходять з n-області в p-область і рекомбінують там з дірками; дірки ж дифундують з p-області в n-область і рекомбінують там з електронами.

У результаті цих процесів в електронному напівпровіднику біля кордону контакту залишається нескомпенсований заряд позитивних іонів донорної домішки, а в дірковому напівпровіднику (також поблизу кордону) виникає нескомпенсований негативний заряд іонів акцепторної домішки. Ці нескомпенсовані об’ємні заряди утворюють так званий замикаючий шар ABCD, внутрішнє електричне поле Ei якого перешкоджає подальшій дифузії вільних електронів і дірок через границю контакту. Ми бачимо, що зовнішнє електричне поле E веде основні носії заряду далі від кордону контакту. Ширина замикаючого шару збільшується, його електричне поле Ei зростає. Опір замикаючого шару велике, і основні носії не в змозі подолати pn-перехід. Електричне поле дозволяє переходити кордон лише неосновним носіям, проте зважаючи на дуже малій концентрації неосновних носіїв створюваний ними ток пренебрежимо малий.

Розглянута схема називається включенням р-п, -переходу у зворотному напрямку. Електричного струму основних носіїв немає; є лише мізерно малий струм неосновних носіїв. В даному випадку pn-перехід виявляється закритим. У цьому випадку зовнішнє електричне поле E спрямоване проти замикаючого поля Ei і відкриває шлях основним носіям через pn-перехід. Замикаючий шар стає тоншим, його опір зменшується. Відбувається масове переміщення вільних електронів з n-області в p-область, а дірки, в свою чергу, дружно спрямовуються з p-області в n-область. У ланцюзі виникає струм I, викликаний рухом основних носіїв заряда35.

Одностороння провідність pn-переходу використовується в напівпровідникових діодах. Діодом називається пристрій, які проводять струм в лише одному напрямку; в протилежному напрямку струм через діод не проходить (діод, як кажуть, закритий).

Посилання на основну публікацію