2. Формирование электронно-дырочного перехода.

Область на границе двух полупроводников с различными типами электропроводности называется электронно-дырочным переходом или р-п переходом.

Из полупроводника р-типа в полупроводник n-типа диф­фундируют дырки, а в обратном направлении электроны. В ре­зультате диффузии носителей по обе стороны границы раздела двух полупроводников с различным типом электропроводности создаются объемные заряды различных знаков. В области п воз­никает положительный объемный заряд и в области р - отрица­тельный. Между объемными зарядами возникает контактная раз­ность потенциалов и внутреннее электрическое поле, вектор напряженности Е которого направлен из области п в область р, его еще называют запирающим.

В р-п переходе возникает потенциальный барьер, препятст­вующий диффузионному переходу носителей. В результате этого возникает зона с низкой концентрацией основных носителей. Эта зона и есть p-n переход. Ширина p-n

перехода составляет около 0,1 мкм и зависит от концентрации приме­сей в полупроводниках. Так как эта зона обеднена основными носите­лями, сопротивление ее велико.

3. Работа электронно-дырочного перехода при прямом и обратном напряжении.

Если к p-n-переходу приложить внешнее электрическое поле на пряженностью Е_вн, положительным полюсом к области р, а отрицатель­ным — к области n (рис. 3.1), то такое включение называется пря­мым. Внешнее электрическое поле, создаваемое в p-n-переходе при прямом включении, действует навстречу внутреннему полю p-n-перехода. Ре­зультирующее поле становится слабее, возрастает диффузионный ток, так как большее число носителей может преодолеть пони­женный барьер, но также и потому, что уменьшается толщина запирающего слоя. Этот ток называется прямым.

Рис. 3.1. Схема прямого

включения p-n- перехода

Рис.3.2. Схема обратного

включения p-n- перехода

П ри обратном включении p-n перехода (рис.3.2), т.е. об­ратной полярности источника пи­тания, через p-n переход протека­ет очень небольшой обратный ток Iобр. Это объясняется тем, что внешнее электрическое поле по­ле, создаваемое внешним напря­жением Е_вн, складывается с внутренним полем Результирующее поле усили­вается, и высота потенциального барьера увеличивается, диффузи­онное перемещение основных но­сителей через переход почти прекращается.

Через широкий запирающий слой проходит небольшой ток, вызванный перемещением неосновных носителей заряда, концен­трация которых на несколько порядков меньше, чем основных носителей. Это дает возможность использовать электронно-дырочный переход для выпрямления переменного тока.

Рис. 4.1. Вольтамперная характеристика р-п-перехода

4. Пробой электронно-дырочного перехода, его виды.

Зависимость тока через переход от приложенного нап ряже­ния называют вольтамперной характеристикой перехода (ВАХ) (рис. 30.3). При прямом включении перехода используется часть характеристики оа называемой прямой ветвью. Обратная ветвь обв соответству­ет закрытому переходу. При обратном напряже­нии, превышающем Uпроб, величи­на которого зависит от материала и конструкции прибора, наступает пробой. Под пробоем понимают резкое увеличение обратного тока при незначительном изменении обратного напряжения. Пробой может быть электрическим и тепло­вым. При электрическом пробое свойства перехода восстанавлива­ются, а при тепловом — нет.

На электропроводность полу­проводников значительное влияние оказывает температура. С увеличе­нием температуры на каждые 10 градусов обратный ток увеличи­вается для германия в 2 раза, а для кремния в 2,5 раза.

р-n переход является основой таких полупроводниковых приборов, как диод, транзистор, тиристор и т.д.