1.3 Різновиди електричних переходів та контактів

Крім р-n-переходів, у напівпровідникових приладах використовують й інші переходи та контакти. Розглянемо деякі з них.

1.3.1 Гетеропереходи

Гетероперехід створюється двома НП, які відрізняються шириною забороненої зони. До таких переходів належать переходи германій – арсенід галію, арсенід галію – миш’яковидний індій, германій – кремній. Розрізняють n-р- та р-n-гетеропереходи (на першому місці ставиться буква, що означає тип електропровідності НП з більш вузькою ЗЗ).

Енергетична діаграма n-р-гетеропереходу германій n-типу ( ) - арсенід галію р-типу ( ) наведена на рисунку 1.19.

Рис. 1.19 – Енергетична діаграма

n-р-гетеропереходу в стані рівноваги (а)

і при прямому включенні(б)

При відсутності зовнішньої напруги ( =0) і з’єднанні напівпровідників відбувається перерозподіл носіїв заряду, внаслідок чого вирівнюються рівні Фермі р- та n-областей і виникають потенціальні бар’єри: для електронів n-області - , для дірок р-області - , причому > (рис. 1.7,а). Оскільки бар’єри для електронів і дірок відрізняються, то під дією зовнішньої прямої напруги гетероперехід забезпечує односторонню ефективну інжекцію дірок з матеріалу, що має більшу ширину ЗЗ (рис. 1.19,б). Ця особливість називається явищем над інжекції і робить гетероперехід ефективним інжектором.

1.3.2 Та переходи

- -переходи ( - -переходи) - це контакти двох НП одного типу електропровідності, але з різною концентрацією домішок. Знаком “+” позначається НП з більшою концентрацією акцепторів чи донорів.

У таких переходах носії з області більшої концентрації переходять до області з меншою концентрацією. Внаслідок цього в області з більшою концентрацією домішок створюється деяка кількість іонізованих атомів домішок, а з протилежного боку переходу зростає надлишок основних носіїв. Виникає дифузійне електричне поле і контактна різниця потенціалів:

для переходу ,

для переходу .

Оскільки в таких переходах не створюється шар з малою концентрацією носіїв заряду й опір переходів істотно не відрізняється від опорів нейтральних областей, залишаючись низькоомним, то такі переходи не мають випрямляючих властивостей. В та переходах відсутня інжекція неосновних носіїв заряду з низькоомної області до високоомної. Якщо, наприклад, до переходу підключити джерело зовнішньої напруги плюсом до області, а мінусом – до -області, то з -області в область будуть переходити електрони, які залишаються основними носіями. При зміні полярності зовнішньої напруги з -області до області повинні інжектувати дірки. Проте їх концентрація настільки мала, що це явище не відбувається. Невипрямляючі та неінжектуючі переходи використовують в омічних контактах напівпровідникових приладів.

1.3.3 - i та n - i - переходи

Ці переходи займають проміжне положення між звичайними р-n-переходами та описаними в попередньому пункті контактами. Створюються - та - -переходи між двома пластинами, одна з яких має домішкову (електронну або діркову) електропровідність, а друга – власну.

В - -контактах внаслідок різниці концентрацій носіїв у областях відбувається інжекція дірок з -області до -області, а електронів з -області до -області. Внаслідок малої величини електронної інжекційної складової потенціальний бар’єр на границі переходу створюється нерухомими негативними іонами акцепторів -області, надлишковими дірками -області, які дифундують до неї через перехід. Оскільки , то запірний шар в -області значно товщий, ніж в -області.