Электронно-дырочный переход

Если одна часть объема полупроводника обладает электронной элек-тропроводностью, а другая часть объема – дырочной электропроводностью, то граница между этими частями полупроводника представляет собой элект- ронно-дырочный переход (р-п переход). Можно осуществить резкий или плавный переход, резкий р-п переход можно получить сплавлением материа- лов различной проводимости, а плавный р-п переход выращиванием его в специальной газовой среде.

Рисунок 6.6

На рисунке 6.6 изображен сплавной переход, в котором изменение кон- центрации от проводимости р -типа к проводимости п -типа происходит на расстоянии порядка 0,1 мкм. Это расстояние называется шириной металлур-гического перехода.

На рисунке 6.6 показаны только примесные атомы, т.е. акцепторные атомы слева и донорные атомы справа от перехода. Атомы основного мате-риала (германия или кремния) на этом рисунке не показаны. Здесь же пока- заны дырки и электроны, внесенные примесными атомами. Примесные ато-мы вблизи границы перехода лишены дырок и эдектронов, так как они пере- шли границу перехода и рекомбинировали, т.е. свободные электроны заняли места нарушенных валентных связей – дырок. В результате образуется слой, не имеющий свободных носителей, называемый обедненным слоем. Даль-нейшему переходу дырок и электронов от более удаленных атомов препятствует электрическое поле возникающего при этом объемного заряда. Оно отталкивает дырки влево, а электроны вправо, препятствуя уходу новых дырок из области р и новых электронов из области п. На рисунке 6.7,а показано распределение объемного заряда. При этом ширина металлурги-ческого перехода 0,1 мкм предполагается пренебрежимо малой по сравнению с шириной обедненного слоя около 1 мкм. По оси ординат отложена плот-ность объемного заряда. Буквой q обозначен заряд электрона.

Рисунок 6.7

На рисунке 6.7,б показана напряженность поля Е. Она отрицательна, т.к. электрическое поле имеет направление, обратное направлению отсчета расстояния х. При х = 0 напряженность поля имеет величину порядка 10⁴ В/м.

На рисунке 6.7,в приведена зависимость электрического потенциала вдоль оси х от расстояния до границы раздела. Свободные положительные заряды- дырки находятся слева, и разность потенциалов является для них потенци- альным барьером, который они идолжны преодолеть, чтобы перейти слева направо. Очевидно, что для свободных электронов в правой области полу-проводника потенциальный барьер имеет такую же величину. Барьер для по- ложительных зарядов-дырок показан сплошной линией, а для электронов – штриховой линией. Например, электрон, находящийся справа, должен затра-тить энергию, чтобы подняться на горку, нарисованную штриховой линией.

Дата добавления: 2014-01-20