Электронно-дырочный p-n переход

Рассмотрим плоскую модель образования p- n - перехода:

Пусть 2 части монокристалла полупроводника i - типа легированы каждая акцепторними и донорными примесями в одинаковых концентрациях.

При этом образовалось 2 области соответственно с p- и n-проводимостями и с четким разделом между ними. Это металлургическая граница- R.

В силу создавшейся разности концентраций начинается диффузия ОНЗ через металлургическую границу, в область с меньшей их концентрацией, где они станут ННЗ. После ухода дырки из р области в ней остается отрицательный ион акцепторной примеси. После ухода электрона и n -области в ней остается положительный йон донорной примеси. Ионы примеси неподвижны, удерживаются силами кристаллической решетки.

По мере диффузии количество разнополярных ионов с обеих сторон R будет увеличиваться и т.о. будет увеличиваться электрическое поле, а значит будут увеличиваться силыа поля. и _, воздействующие соответственно на положительные и отрицательные СНЗ. Силы поля противоположны силам диффузии. В результате количество ОНЗ, способных преодолеть силы поля, с течением времени будет уменьшаться.

. Однако для ННЗ силы поля способствуют их переходу через R, пройдя которое они смогут рекомбинировать, а значит восстановить ион примеси, что вызывает уменьшение количества ионов. С течением времени устанавливаеться термодинамическое равновесие (количество ОНЗ, преодолевших металлургическую границу, в среднем равно количеству ННЗ)

Вблизи R происходит усиленная рекомбинация и там СНЗ оказывается мало. Эта часть монокристалла обладает повышенным R, по сравнению с периферийными.

p- n- переход- это:

Область монокристалла полупроводника с обеих сторон металлургической границы, образованная 2- я слоями разнополярных неподвижных ионов примеси, в которой происходит усиленнная рекомбинация, и обладающяя благодаря усиленной рекомбинации повышенным по сравнению с периферийными областями сопротивлением.

D - ширина p- n перехода

d=d_n+ d_p

Если N_A= N_D, то d_p = d_n

Если N_A> N_D, то d_p < d_n

В целом монокристалл остается нейтральным, а I через R равен 0.

I_L = I_Lp+ I_Ln ток диффузии (ОНЗ)

I_σ = I_{σ p}+I_{σ n} ток дрейфа (ННЗ)

I_L = I_σ или I_L- I_σ = 0

P-N переход в кристалле, на который не подано внешнее U, называется равновесным и напряженность электрического поля в нем обозначают нулем (E₀)

При ↑ tє увеличивается концентрация ННЗ, уменьшается количество ионов, уменьшается d, уменьшается ∆φ₀ (потенциальный барьер), уменьшается E₀ и уменьшается R, ↑ I_σ, а I_L остается приблизительно постоянным.

При дальнейшем ↑tє переход может исчезнуть.

При N_A = N_D, d_p =d_n - несимметричный переход

При N_A=N_D, d_p =d_n -симметричный переход

Если N_A>N_D, то d_p <d_n - несимметричный переход

Дата добавления: 2015-05-06