Головна

теоретичне введення

  1. I. Вступ
  2. I. Вступ
  3. I. ВСТУП
  4. I. Вступ.
  5. I. Вступ.
  6. I. Вступ.
  7. I. Вступ.

Структура енергетичних зон в напівпровіднику описана в лабораторній роботі 3-16. Там же пояснено, як виникає n- і p-тип провідності в домішкових напівпровідниках.

Електронно-дірковий перехід (р-n-перехід) - Це перехідний шар між двома областями напівпровідника з різними типами провідності (p- і n-типу). Р-n-перехід має велике практичне значення, будучи основою багатьох напівпровідникових приладів, зокрема напівпровідникового діода і транзистора.

Розглянемо фізичні процеси, що відбуваються в p-n-переході. Нехай донорний напівпровідник (напівпровідник n-типу) наводиться в контакт з акцепторним полупроводником (полупроводником p-типу).

з п-області з високою концентрацією вільних електронів відбувається їх дифузія в р-область, де ця концентрація дуже мала. Наявні там в надлишку дірки легко «захоплюють» прийшли вільні електрони (т. Е. Ці електрони займають вакантні місця в ковалентних зв'язках між атомами кристала і тим самим перестають бути вільними). Таким чином, відбувається рекомбінація - Попарне зникнення позитивного (дірки) і негативного (вільного електрона) носіїв заряду. Рекомбінація призводить до того, що по обидва боки поверхні розділу утворюється тонкий шар, позбавлений основних носіїв заряду і тому близький за властивостями до діелектрика. Крім того, догляд електронів з п-області обумовлює виникнення там надлишкового позитивного заряду, а їх поява в р-області - виникнення нескомпенсованого негативного заряду.

отже, р-пперехід можна уподібнити мікроскопічному зарядженого конденсатора, який створює внутрішнє електричне поле напруженістю  . Це поле перешкоджає подальшому переміщенню основних носіїв через р-пперехід. Якщо концентрації донорів і акцепторів в напівпровідниках n- і p-типу однакові, то товщина шару, обумовлена ??не компенсуються позитивним зарядом в n-області, буде дорівнює товщині шару, обумовленого не компенсуються негативним зарядом в p-області. На рис.18.1, а показано просторове розподіл зарядів в відсутність зовнішнього електричного поля.

пряме включення p-n-переходу («+» до р-області, «-» - до п-області) створює зовнішнє поле, спрямоване протилежно внутрішньому полю (рис.18.1, б). При цьому рух електронів в n-області і дірок в p-області направлено до кордону p-n-переходу назустріч один до одного. Вони рекомбинируют з неосновними носіями в p-n-переході, і товщина контактного шару зменшується. При цьому висота потенційного бар'єру зменшується, що сприяє руху основних носіїв заряду через р-пперехід. Зі збільшенням прямого напруги Uпр опір переходу зменшується, і прямий струм Iпр швидко зростає (пряма гілка вольтамперной характеристики, рис. 18.2).

 якщо до p-n-переходить докласти зворотна напруга, т. е. «+» до п-області, а «-» - до р-області, то зовнішнє поле буде сонаправлени з внутрішнім (рис.18.1, в). В результаті відбувається рух електронів в n-області і дірок в p-області від кордону p-n-переходу в протилежні сторони. Висота потенційного бар'єра для основних носіїв збільшиться. Через діод буде протікати дуже малий за величиною зворотний струм, обуслов-
 ленний рухом нечисленних неосновних носіїв. зворотний струм Iобр слабо залежить від прикладеної напруги Uобр  (Зворотна гілка ВАХ, рис. 18.2).

 Таким чином, p-n-перехід має односторонньо-
 ній провідністю.

При прямому включенні через тонкий р-n-перехід (де можливо знехтувати рекомбі-
 нацією в перехідному шарі), протікає так званий прямий струм з густиною:

 , (18.1)

де js- Щільність струму насичення; U - Напруга на р-n-переході.

щільність струму jпр буде зростати по експоненті в залежності від зовнішньої напруги U.

Якщо тепер здійснити включення зворотної полярності, то потенційний бар'єр зростає, однак зворотний струм не падає до нуля, його щільність

 (18.2)

Якщо зворотна напруга  , То перший член в дужках (18.2) ставати багато менше одиниці, зворотний струм виявляється не залежних від напруги:

Це справедливо, однак, до тих пір поки зворотне напруга не досягне деякого значення, вище якого починається пробою запірного шару.

Методика вимірювань | Експериментальна установка і методика вимірювань


Порядок виконання роботи | теоретичне введення | експериментальна установка | Порядок виконання роботи | теоретичне введення | Методика вимірювань | експериментальна установка | Порядок виконання роботи | теоретичне введення | Порядок виконання роботи |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати