Электронно-дырочный переход. Прогресс в развитии современной радиоэлектроники связан с использованием контакта двух примесных полупроводников с различным типом проводимости

Прогресс в развитии современной радиоэлектроники связан с использованием контакта двух примесных полупроводников с различным типом проводимости. Такой контакт получил название электронно-дырочного перехода или р-n-перехода.

Пусть внутренней границей раздела двух областей полупроводника с различным типом проводимости является плоскость Х = 0 (рис.3.1.а), слева от нее находится полупроводник р-типа с концентрацией акцепторов N_a, справа – полупроводник n-типа с концентрацией доноров N_d.

В n-области основные носители электроны, в р-области – дырки. При не слишком низких температурах эти примеси ионизированы практически полностью. Поэтому концентрация электронов в n-области n_nо = N_d, а концентрация дырок в р-области р_ро = N_a. Помимо основных носителей эти области содержат неос-новные носители заряда, которые возникают за счет перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости: в n-области дырки с концентрацией р_no, в р-области электроны с n_po. Их концентрации можно определить, используя соотношение

n_nop_no = n_pop_po = n_i², (3.1)

где n_i – собственная концентрация носителей заряда. Если N_d, N_a >> n_i, то концентрация электронов n_no в n-области много больше концентрации электронов n_po в р-области, а концентрация дырок р_рo в р-области много больше концентрации дырок р_no в n-области. Такое различие в концентрации однотипных носителей в контактирующих областях приводит к возникновению диффузионных потоков основных носителей заряда: электронов из n-области в р-область (n_n→p) и дырок из р-области в n-область (p_p→n). При этом электроны, перешедшие в р-область, рекомбинируют вблизи границы раздела с дырками этой области, а дырки, перешедшие в n-область, рекомбинируют вблизи границы раздела с электронами этой области. В результате в приконтактном слое n-области практически не остается свободных электронов и в нем формируется неподвижный объемный положительный заряд ионизированных атомов донора. В приконтактном слое р-области практически не остается дырок и в нем формируется неподвижный объемный отрицательный заряд ионизированных атомов акцептора. Внешние границы областей пространственных зарядов можно считать границами р-n-перехода. На рис 3.1.б показано распределение свободных носителей заряда в области р-n-перехода, а на рис.3.1.в неподвижные объемные заряды, образовавшиеся в этом переходе.

Дата добавления: 2015-06-26