Р–n – переход

Граница соприкосновения двух полупроводников, один из которых имеет электронную, а другой – дырочную проводимость, называется электронно-дырочным или р–n –переходом.

Рассмотрим физические процессы в р–n – переходе.

Приведем в контакт 2 полупроводника (рис. 184). Электроны из n-полупроводника, где их концентрация выше, будут диффундировать в р-полупроводник, где их концентрация ниже.

Диффузия дырок происходит в обратном направлении. В полупроводнике n-типа из-за ухода электронов вблизи границы образуется нескомпенсированный положительный объемный заряд неподвижных ионизированных донорных атомов.

В р-полупроводнике – образуется отрицательный объемный заряд неподвижных ионизированных акцепторов. Эти объемные заряды образуют у границы двойной электрический слой, поле которого напряжённостью Е_k препятствует дальнейшему переходу электронов в n-p направлении и дырок в направлении р-n.

Контактная разность потенциалов составляет величину порядка десятых долеё вольта и при обычных температурах носители тока не способны ее преодолеть, т.е. контактный слой является запирающим.

Если к р-n переходу приложить внешнее электрическое поле, совпадающее по направлению с полем контактного слоя, то оно вызовет движение электронов и дырок от границы р-n перехода в противоположные стороны (рис. 185).

n-тип

Рис. 185

В результате запирающий слой расширится и его сопротивление возрастет. Направление внешнего поля, расширяющего запирающий слой, называется запирающим (обратным). В этом направлении электрический ток через р-n переход не проходит.

Если приложенное к р-n переходу внешнее электрическое поле направлено противоположно полю контактного слоя, то оно вызовет движение электронов и дырок к границе р-n перехода навстречу друг другу (рис. 186).

р-тип

Е_k

р-тип

n-тип

Рис. 186

В этой области они рекомбинируют, толщина контактного слоя и его сопротивление уменьшаются. Следовательно, в этом направлении электрический ток проходит через р-n переход и электрическое поле называется пропускным (прямым).

р-n переход обладает односторонней (вентильной) проводимостью.

Контрольные вопросы.

1. Энергетические зоны в кристаллах. Заполнение зон. Валентная зона и зона проводимости. Металлы, диэлектрики и полупроводники. Собствен­ная и примесная проводимость полупроводников. Электронный и дырочный полупроводники.

2. Колебания кристаллической решётки. Понятие о фононах. Теплоёмкость кристаллов при низких температурах. Закон Дебая. Теплоёмкость крис­таллов при высоких температурах. Закон Дюлонга и Пти.

Дата добавления: 2014-01-04