Образование р-п перехода

Лекция № 9.

Тема: p-n переход.

Содержание:

1. Образование р-п перехода.

2. Запорный слой р-п и его свойства.

3. Прямое и обратное включение.

Основные элементы ИС представляют собой неоднородные структуры. Два важнейших варианта таких структур:

- р-п-переход (контакт двух полупроводников с разным типом проводимости)

- структура МП (контакт металла с полупроводником).

Далее подробно рассматриваются р-п переходы, без которых невозможна современная микроэлектроника, а так же контакты МП, которые могут выполнять как функции диодов, так и функции обычных омических контактов.

Поверхность, по которой контактируют слои р и п, называется металлургической границей, а прилегающая к ней область объемных зарядов — электронно-дырочным переходом или р-п-переходом.

Два других (внешних) контакта в диоде — невыпрямляющие, поэтому их называют омическими.

Электронно-дырочные переходы классифицируют по резкости металлургической границы и по соотношению удельных сопротивлений слоев.

Ступенчатыми переходами называют переходы с идеальной границей, по одну сторону которой находятся доноры с постоянной концентрацией М0, а по другую — акцепторы с постоянной концентрацией Ма. Такие переходы наиболее просты для анализа.

Плавными переходами называют такие, у которых в районе металлургической границы концентрация одного типа примеси постепенно уменьшается, а другого типа — растет. Сама металлургическая граница в этом случае соответствует равенству примесных концентраций (Nd = Na).

По соотношению концентраций примесей p и п слоях пе­реходы делят на симметричные, несимметричные и односторонние.

Симметричные переходы характерны условием Ndn ~ Nap, где Ndn Nap концентрации примесей в соответствующих слоях.

Симметричные переходы не типичны для полупроводниковой техники. В случае резкой асимметрии, когда концентрации примесей (а значит, и основных носителей) различаются на 1-2 порядка и более, переходы называют односторонними и обозначают символами или , где верхний индекс «+» соответствует слою со значительно большей концентрацией.

Электрическая структура р-n перехода:

Образовавшиеся объемные заряды и связанные с ними поля обеспечивают равновесие в области р-п-перехода.

Область объемных зарядов называют обедненным слоем.

Переход в целом нейтрален: положительный заряд в левой части равен отрицательному заряду в правой части. Однако плотности зарядов резко различны (из-за различия в концентрациях примесей).

Поэтому различны и протяженности обедненных слоев: в слое с меньшей концентрацией примеси (в нашем случае в р-слое) область объемного заряда значительно шире. Несимметричный переход сосредоточен в высокоомном слое.

Единство уровня Ферми в равновесном р-п переходе приводит к искривлению зон в районе металлургической границы. В результате образуется разность потенциалов (потенциальный барьер) и электрическое поле, соответствующее равновесию.

Дата добавления: 2014-01-15