1.2.2. Полупроводники р-типа

При введении в собственный полупроводник трехвалентной примеси (например, индия In) из соседней III группы, у которой только 3 электрона на внешней орбите, атом примеси захватывает недостающей для образования ковалентной связи электрон у атома основного вещества (германия или кремния) и становится неподвижным отрицательным ионом. На месте ушедшего электрона образуется дырка. Этот процесс способствует появлению дополнительных дырок в полупроводнике. Примесь, создающая дополнительные дырки, называется акцепторной, а полупроводник — р-типа. Основными носителями в полупроводнике р-типа являются — дырки, неосновными — электроны.

1.3. Контакт р- и п- полупроводников. Контактная разность потенциалов. Запирающий слой

Контакт полупроводников р- и n-типов называют р-n переходом, рис. 1.1.

При контакте полупроводников с разными типами проводимости из приконтактной области начинается диффузионное движение электронов из полупроводника n-типа в полупроводник р-типа, а дырок - из полупроводника р-типа в полупроводник n-типа. При встрече электронов с дырками они активно рекомбинируют, в результате чего в приконтактной области создается нескомпенсированный объемный заряд положительных ионов доноров в полупроводнике n-типа и отрицательных ионов акцепторов в полупроводнике р-типа, как показано на рис. 1.1. За счет этих объемных нескомпенсированных зарядов создаются электрическое поле и потенциальный барьер U_к,который называется контактной разностью потенциалов. Контактная разность потенциалов препятствует дальнейшему диффузионному движению основных носителей через контакт, но способствует дрейфовому движению неосновных носителей. В условиях равновесия ток неосновных носителей I_др будет равен и противоположен току основных носителей I_диф, и общий ток во внешней цепи будет равен нулю

I=I_диф+I_др=0.

Поскольку приконтактный слой в результате рекомбинации обедненподвижными носителями зарядов, он имеет гораздо больше сопротивление по сравнению с сопротивлением остального объема р- и п- областей и называется запирающим.

Подавляющее большинство полупроводниковых диодов содержит один р-п переход. Выводы диода называются анодом и катодом, как показано на рис. 1.16. При контакте полупроводников p- и n-типа с одинаковым содержанием примеси р-п переход называется симметричным. В большинстве полупроводниковых приборов используются несимметричные р-п переходы, т.е. контакты полупроводников с разным содержанием примеси. В таких контактах запирающий слой неравномерно распространяется в р- и п- области. Запирающий слой располагается в основном в области с малым содержанием примеси, например, как показано на рис. 1.1 в.

1.4. Прямое смещение р-п перехода

Внешнее напряжение нарушает равновесие между диффузионным и дрейфовыми токами. Если внешнее напряжение имеет такую полярность, что повышает потенциал р- области (анода) по отношению к п- области (катоду), то включение р-п перехода называется прямым (рис. 1.2а). В этом случае внешнее напряжение оказывается подключенным к запирающему слою встречно с контактной разностью потенциалов. Потенциальный барьер уменьшается до величины U_K — U_пр, и запирающий слой уменьшается. В результате диффузионный ток увеличивается, а дрейфовый уменьшается. Во внешней цепи течет прямой ток I_пр, который создается движением основных

носителей (рис. 1.2а).