Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Утворення електронно-діркового переходу




Розглянемо утворення ЭДП користуючись рис.2.1

2.1 Початковий стан: є два напівпровідники - один р- типу, а дру-гой n - типу. Структури електричних зарядів і розподілу НЗ в цих по-лупроводниках представлені на мал. 2. 1, а, би, з яких видно, що,.

2.2 При створенні металургійного контакту між напівпровідниками і відсутності зовнішнього електричного поля (Uвн) в приконтактних областях напівпровідників відбуваються наступні фізичні процеси.

1) На межі р- і n - напівпровідників виникають градієнти концентра-ции електронів і дірок, обумовлені різницями концентрацій ∆p=ppo, - pno і ∆n=nno - npo. Під дією градієнтів концентрацій відбувається, зустрічна дифузія: дірок з р- в n - область (оскільки ppo>>pno), а електронів - з n області в р - область (оскільки nno>npo) - рис.2.1, в, р. Зустрічна дифузія ОНЗ викликає:

  • утворення дифузійного струму, що складається з діркової і электрон-ной складових,:;
  • рекомбінацію електронів і дірок, внаслідок чого частина зарядів по-ложительных і негативних іонів домішок виявляється не скомпенсиро-ванной.

Рис.2.1.

 

Сукупності некомпенсованих електричних зарядів іонів обра-зуют два рівних за величиною об'ємних заряду; позитивний в і області і негативний в р - області.

Динаміка утворення об'ємних зарядів показана на мал. 2.1, г, а конеч-ный результат освіти їх - на мал. 2.1, д.

2) Між позитивним і негативним об'ємними зарядами возни-кает контактне (дифузійне) поле Теньк, спрямоване завжди з n - в p -область і існуюче тільки в області переходу (рис.2.1, е). На цьому процес формування ЭДП закінчується.

3) Електричне поле Теньк чинить наступні дії на электри-ческие носії заряду, що знаходяться в об'ємі ЭДП,:

  • викликає дрейф неосновних НЗ через перехід електронів з р- в n - об-ласть, а дірок - з n - в р- область (рис.2.1, ж). Наслідком дрейфу є по-явление і зростання дрейфового струму того, що має напрям, про-тивоположное напряму дифузійного струму (мал. 2.1, в і 2.1, ж).
  • уповільнює (гальмує) дифузію основних НЗ, внаслідок чого через перехід проходять тільки ті ОНЗ, які мають енергію, достатню для подолання гальмівної дії поля, що призводить до зменшення диффу-зионного струму Iдф.

Таким чином, градієнти концентрації електронів і дірок викликають дифузійний потік ОНЗ, а контактна різниця потенціалів - дрейфовий по-ток НОНЗ. Наростання дифузійного і дрейфового потоків З триває до тих пір, поки вони не зрівняються, внаслідок чого сумарний струм через пере-ход стане рівним нулю:

4) Гальмівна дія поля Теньк відносно дифузійного потоку НЗ 0 розглядається як потенційний бар'єр (ПБ), існуючий тільки для основних НЗ. Основним параметром цього бар'єру є його висота, обо-значаемая UПБ

Висоту ПБ визначають з розподілу електричного потенціалу φ по структурі ЭДП (мал. 2.1, з);

- - на металургійній межі φ=0;

- - зліва від цієї межі в р - області φ<0 (оскільки об'ємний заряд негативний), у міру видалення від межі потенціал зростає, досягає максі-мума на межі з нейтральною областю, а в нейтральній області залишається по-стоянным (φp<0=const).

- - праворуч від металургійної межі в n - області φ > 0 (оскільки объем-ный заряд позитивний), зростає у міру видалення від межі; досягає максимуму на межі з нейтральною областю і залишається постійним в ній (φn > 0 = const)

Різниця потенціалів на межі ЭДП, звана контактною. опреде-ляется як різниця між φn, і φp, і позначається Uk:

Uk = (0,3 - 0,5) В для германієвих і Uk = (0,6 - 0,8) В - дня кремнієвих переходів.

Висота потенційного бар'єру за відсутності зовнішньої напруги визначається величиною контактної різниці потенціалів:

У простому примітивному випадку ПБ можна представити у вигляді "гор-ки", на яку накочуються кульки (електрони і дірки) з різними ско-ростями (енергіями) - рис.2.2.з). "Гірку" долають лише ті електрони і дірки з числа основних НЗ, енергія яких перевищує енергію висоти ПБ () і саме вони утворюють дифузійний струм Iдф. Тому, змінюючи UПБ до можна управляти величиною струму Iдф.

Для неосновних НЗ потенційний бар'єр не існує, оскільки соответст-вующие їм кульки (електрони і дірки) не закочуються на "гірку", а скаты-ваются з неї.

5) Товщина ЭДП визначається завглибшки проникнення збіднених об-ластей в р - і n - напівпровідники. Глибина проникнення в р- область обозна-чается δp, а в n - область - δn тому товщина переходу δ рівна.

Величини δn і δp визначаються концентраціями домішки в напівпровідниках Nд і Nа.

При Na = Na - перехід є симетричним, а δn=δp.

Більшого поширення набули несиметричні переходи, яким відповідає нерівність δn≠δp (чи Nд≠Nа). Область ЭДП з більшою концентрацією домішки називається емітером, а з меншою - базою (рис.2.1, и). За відсутності зовнішньої напруги стан переходу називається рівноважним, а його товщина позначається δ0 і визначається наступним выра-жением:

Для симетричного переходу;

де N = Nа=Nд концентрації донорної і акцепторної домішок, а для різкого несиметричного переходу при Nа>>Nд.

6) Рекомбінація електронів і дірок в переході обідняє його подвижны-ми НЗ, внаслідок чого опір переходу rпер зростає і досягає со-тен Ом. З цієї причини ЭДП іноді називають замочним шаром.

7) Енергетична діаграма ЭДН стро-ится на основі енергетичних діаграм використовуваних напівпровідників, ха-рактерных фіксованим розташуванням валентних зон і зон провідності відносно рівнів Ферми Wf(рис.2.2, а). Для тих, що знаходяться в контакті р- і n - напівпровідників, як для єдиної системи, рівень Ферми має бути об-щим (єдиним), що можливо тільки при зміщенні енергетичних зон напівпровідників один відносно одного на величину

 

 

Рис 2.2. Енергетична діаграма ЭДП

Література

http://www.leddesign.com.ua/publications/42.html

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-24; Просмотров: 431; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.