14. Домішкова провідність напівпровідників.

Як власну провідність напівпровідників, так і домішкову пояснимо на основі уявлення про будову типових напівпровідників — германію або кремнію. За схемою будови напівпровідникового кристала розбирають, що відбувається, коли в нього вводиться домішка, наприклад мишяку, що має п'ять валентних електронів (донорна домішка), або бору (акцепторна домішка).

Оскільки напівпровідники, що мають донорні домішки, наділені більшим числом електронів (у порівнянні з числом дірок), їх назива­ють напівпровідниками -типу.

В напівпровідниках -типу електро­ни є основними носіями заряду, а дірки — неосновними.

Напівпровідники з переважанням діркової провідності над електрон­ною називають напівпровідниками р-типу.

Основними носіями заря­ду в напівпровіднику р-типу є дірки, а неосновними — електрони.

15. Електронно-дірковий перехід.

Серед фізичних властивостей, які мають напівпровідники, найбільше застосування дістали властивості контактів (р— -переходу) між напівпровідниками з різними типами провідності.

У напівпровіднику -типу електрони беруть участь у тепловому русі й дифундують через межу в напівпровідник р-типу, де їх концентрація є значно меншою. Так само дірки будуть дифундувати з напівпровід­ника р-типу в напівпровідник -типу. Це відбувається подібно до того, як атоми розчиненої речовини дифундують із міцного розчину в слаб­кий під час їхнього зіткнення.

У результаті дифузії приконтактна область збіднюється основними носіями заряду: в напівпровіднику -типу зменшується концентрація електронів, а в напівпровіднику р-типу — концентрація дірок. Тому опір приконтактної області виявляється дуже великим.

Дифузія електронів і дірок через р— -перехід приводить до того, що напівпровідник -типу, з якого йдуть електрони, заряджається позитив­но, а р-типу — негативно. Виникає подвійний електричний шар, що створює електричне поле, яке перешкоджає подальшій дифузії вільних носіїв струму через контакт напівпровідників. За деякої різниці потенціалів між подвійним зарядженим шаром подальше збіднення прикон­тактної області основними носіями припиняється.

Якщо тепер напівпровідник приєднати до джерела струму так, щоб його електронна область з'єднувалася з негативним полюсом джере­ла, а діркова — з позитивним, то електричне поле, створене джерелом струму, буде напрямлене так, що воно переміщатиме основні носії стру­му в кожній ділянці напівпровідника до р— -переходу. Приконтакт­на область буде збагачуватись основними носіями струму, й опір її зменшиться. Через контакт проходитиме помітний струм. Напрям стру­му в цьому випадку називають пропускним або прямим.

Якщо ж приєднати напівпровідник -типу до позитивного, а р-типу до негативного полюса джерела, то приконтактна область розширяєть­ся. Опір області значно збільшується. Струм через перехідний шар буде дуже малий. Цей напрям струму називають замикаючим або зворотним.

16. Принцип роботи напівпровідникового діода.

Знання про влас­тивість р— -переходу можна застосувати під час вивчення на­півпровідникового діода та його вольт-амперної характеристики.

Сучасні діоди частіше за все виготовляють із германію або кремнію, в яких завдяки відповідним домішкам створюються дотичні області з електронною й дірковою провідністю. Якщо, наприклад, на пластин­ку германію наплавити краплю індію, то поверхневий шар германію, в який проникнуть на деяку глибину атоми індію, стане дірковим напів­провідником. Тоді між областями германію з електронною й дірковою провідністю виникає р— -перехід.

Далі необхідно розглянути вольт-амперну характеристику діода. При цьому звернемо увагу на те, що сила струму в прямому напрямі із збільшенням напруги зростає дуже швидко. У замикаючому ж на­прямі сила струму дуже мала й майже не змінюється із зростанням на­пруги.

З вольт-амперної характеристики діода витікає, що для нього не за­стосовний закон Ома.