Полупроводники p-типа (дырочные полупроводники)

При введении примесей из третьей группы (акцепторной) атом при-меси встраивается в кристаллическую решётку.

Введение акцепторной примеси приводит к появлению локальных энергетических уровней в запрещённой зоне вблизи валентной зоны. При комнатной температуре все атомы примесей ионизируются.

Концентрацию дырок в дырочном полупроводнике обозначим буквой pp.

Na — концентрация акцепторной примеси, np — концентрация сво-бодных электронов в полупроводнике p-типа.

Проводимость полупроводников n-типа

Для получения таких полупроводников вводится примесь из пятой группы (донорная примесь).

Комнатной температуры достаточно, чтобы все электроны оторвались от атомов примеси.

При рабочих температурах проводимость мало зависит от температуры. С ростом температуры она уменьшается за счёт уменьшения подвижности.

В полупроводниках p-типа дырки называются основными носителями, электроны — неосновными.

0. ► Электронно-дырочным (p – n) переходом называется область вблизи границы, разделяющей полупроводник с различными типа-ми проводимости.

1. Рассмотрим p – n-переход при отсутствии приложенного к нему напряжения.

2. 

► Дрейф — движение частиц под действием электрического поля. ► Диффузия — движение частиц под действием градиента концентрации.

Вблизи перехода возникает область неподвижных ионов примесей: в р-области отрицательных, в n-области — положительных. Концентрация подвижных носителей в этой области мала, поэтому область называется обеднённой.

Неподвижные ионы создают электрическое поле, называемое запирающим. Это поле препятствует движению основных носителей зарядов. Однако через переход проходят неосновные носители зарядов. Таким образом, общий ток через переход равен:

I_{диф р}I_{диф п} — диффузные токи, I_{др р}, I_{др п}— дрейфовые токи.

Прямосмещённый p – n-переход

Переходы между полупроводником и металлом в данном случае должны быть омическими, иметь малое и не зависящее от направления протекания тока сопротивление.

Обеднённая зона обладает большим сопротивлением. Поэтому можно считать, что всё напряжение прикладывается к ней.

В создании диффузного тока участвуют основные носители зарядов, которых много, поэтому ток большой.R служит для ограничения прямого тока через переход.

Обратносмещённый p – n-переход

Диффузная составляющая уменьшается. Приложенное напряжение способствует тому, что дрейф остаётся. Резистор необязателен, ток оказывается маленьким. Но лучше оставить (если у нас не батарея, а источник синусоидального напряжения).

Ток дрейфа создаётся неосновными носителями. Их мало, ток маленький. Количество неосновных носителей зависит от температуры, поэтому этот ток часто называют тепловым.

В полупроводниковых приборах как правило используются несимметричные переходы - то есть концентрация примесей в p- и n областях неодинакова.

В данном случае

Основное свойство p – n-перехода: большая проводимость в прямом направлении и маленькая в обратном. Часто это свойство называют односторонней проводимостью.

Вольт-амперная характеристика p – n-перехода

► ВАХ называется зависимость тока от напряжения. идеальный ^I(U)

В положительных и отрицательных направлениях осей разные масштабы.

При достижении обратного напряжения Uобр напряжения пробоя Uпроб происходит резкое увеличение обратного тока. Пробои бывают:

1. 1. Туннельный. Происходит в узких переходах, при этом электрон преодолевает переход без потери энергии.

2. Лавинный. Возникает в широких переходах, при движении через которые носители сталкиваются с атомами и ионизируют их. Эти пробои называются электрическими, или обратимыми, то есть не разрушают переход.

Уравнение Эберса -Молла описывает ВАХ pn-перехода без учёта участка пробоя.

I₀— тепловой ток через p – n-переход.

— температурный потенциал.