В результате диффузии носителей по обе стороны границы раздела двух полупроводников с различным типом электропроводности создаются объемные заряды различных знаков. В области n возникает положительный объемный заряд ионов донорной примеси, а в области p - отрицательный объемный ионов акцепторной примеси (рис.1.4,в) Между образовавшмися объемными зарядами возникает контактная разность потенциалов uk= j n - j p (потенциальный барьер) (рис. 1.4,г).
Электронно – дырочный переход в равновесном состоянии.
Рисунок 1.4
Возникшая разность потенциалов создает электрическое поле. Направление вектора напряженности этого поля Ек показано на рис.1.4,а. Электрическое поле направлено так, что оно препятствует как переходу электронов из полупроводника n – типа в полупроводник p – типа, так и переходу дырок в полупроводник n-типа. В тоже время электроны могут свободно двигаться из полупроводника p – типа в полупроводник n – типа, точно также как дырки из полупроводника n – типа в полупроводник p – типа. Таким образом, контактная разность потенциалов препятствует движению основных носителей заряда и не препятствует движению неосновных носителей заряда. Однако при движении через p – n -переход неосновных носителей (так называемый дрейфовый ток Iдр) происходит снижение контактной разности потенциалов uk, что позволяет некоторой части основных носителей, обладающих достаточной энергией, преодолеть потенциальный барьер. Появляется диффузионный ток Iдиф, который направлен навстречу току дрейфовому току Iдр, т.е. возникает динамическое равновесие, при котором Iдр= Iдиф. При равновесном состоянии результирующий ток p – n-перехода равен нулю.
Запирающий слой. В процессе диффузионного перемещения основных носителей заряда происходит их рекомбинация: электроны рекомбинируют с дырками в р-полупроводнике, а дырки с электронами в n-полупроводнике. Кроме того, под действием электрического поля Ек электроны ²выталкиваются² из пограничных слоев в n-область, а дырки – в р – область.В результате приконтактный слой р-n-перехода имеет пониженную концентрацию основных носителей заряда и , следовательно, обладает высоким электрическим сопротивлением по сравнению с сопротивлениями объемов полупроводников n-типа и р-типа. Этот слой называется запирающим. Толщина запирающего слоя
(1.1)
зависит от концентрации
примесей Nа и Nд, диэлектрической проницаемости полупроводника 
, контактной разности потенциалов uk. В этой формуле 
-
электрическая постоянная, равная 8,85 ×10-12 ф¤м;
е- заряд электрона. Толщина запирающего слоя не превышает нескольких микрон.
1.4. Прямое включение р-n-перехода
Подключим внешний источник э.д.с. Uист к переходу в прямом направлении Uпр,т.е. плюс источника к р-области, а минус к n-области (рис.1.5,а). При таком включении вектор напряженности Еист электрического поля внешнего источника будет направлен против вектора напряженности Ек поля контактной разности потенциалов. Результирующая напряженность поля р-n-перехода снизится и ,как следствие этого, уменьшится высота потенциального барьера до значения Duk=uk-Uпр.
Прямое включение р-n-перехода
Рисунок 1.5.
В этом режиме часть основных носителей заряда с наибольшими значениями энергии будет преодолевать понизившийся потенциальный барьер и проходить через р-n-переход. В переходе нарушится равновесное состояние, и через него потечет диффузионный ток обусловленный инжекцией электронов из n-области в р-полупроводник и дырок – из р-области в n-полупроводник.
Одним из следствий снижения потенциального барьера является уменьшение ширины запрещающего слоя
(1.2)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.