Рассмотрение данной темы является важным, так как р-п переход является основой всех известных полупроводниковых приборов.

ЛЕКЦИЯ- ПЭ № 5 От 12.11.2014 г

Р-N переход и его значение в теории и практике полупроводниковых МЭТ

Определение и основные понятия.

2. Р-N переход в отсутствие на нем напряжения (смеще-ния).

3. Р-N переход при прямом смещении.

4. Р-N переход при обратном смещении.

5. Полупроводниковый диод.

1.

Определение. Р-N переходом называется тесно контактируемая область двух полупроводников (П-П) с различным типом электро-проводности (электронной и дырочной), рисунок 1.

Рисунок 1. Структура р-п перехода

Дырка – это искусственно введенное понятие положительно (+) заряженной частицы с зарядом электрона (q = + 1,6 ∙ 10 ^-19 кулон), реально не существующей, но вносящей такой же вклад в механизм протекания тока, как и (-) электрон.

Механизм ее действия простой: под действием эл.поля при разрыве ковалентной связи в атоме высвобожденный электрон перемещается по кристаллу, создавая ток проводимости, а место положения отсутствующего электрона (вакансия) перемещается также в противоположную сторону. При этом удобнее следить за перемещением этой вакансии, которую и рассматривают как (+) частицу. Отсюда и понятие «дырочная проводимость».

Рассмотрение данной темы является важным, так как р-п переход является основой всех известных полупроводниковых приборов.

Отсутствие смещения-источника нет (рисунок 2)

Рисунок 2. В тонком слое р-п перехода образуется равновесная контактная разность потенциалов φ_к. которую нельзя измерить.

В этом случае в р-п переходе возникает собственное равновесное эл.поле с контактной разностью потенциалов(КРП) φ_к ( элект-роны стремятся к р-области, образуя на ее границе минусовой потенциал, а дырки- к n-области со своим (+) потенциалом).

Из физики известно, что эта контактная разность потенциалов φ_к определяет величину работы выхода электронов

А_вых = ,

которую нужно совершить электрону (или дырке) обеих полупроводников при переходе через слой для создания рабочего тока.

Таким образом, в p-n переходе образуется структура заряженного конденсатора, где роль обкладок играют p- n- слои, а роль изолятора – обедненный слой [12]. При этом устанавливается динамическое равновесие, при котором компенсируются два тока- дырки из n- области, а электроны из p-области. А потому возникшую КРП нельзя измерить, так как ее нет!

3.

Прямое смещение (рисунок 3)

Источник подключен минусом к полупроводнику п-типа, а плюсом – к р-типа.

Рисунок 3. Внешнее поле U «сужает» р-п переход, насыщает его носителями зарядов и в замкнутой цепи течет прямой ток.

В этом случае внешнее поле Е, созданное источником U,направлено навстречу собственному, поэтому помогает перемеще-нию зарядов: (-п) электроны устремляются в (+р) область, а (+р) дырки – соответственно в (-п)-область (разноименные заряды притягиваются!), обогащая р-п переход этими носителями заряда, и создавая результирующую КРП ϕ, равную

ϕ= - U

Ширина р-п перехода резко сужается, следовательно, сопротивление перехода уменьшится и увеличится прямой ток.

4.

---

Дата добавления: 2015-07-07