2.3.3. Эдп при прямом напряжении

Пусть источник внешнего напряжения подключен положительным полюсом к полупроводнику p-типа, а отрицательным полюсом – к полупроводнику n-типа (рис. 2.9).

Напряжение, полярность которого совпадает с полярностью основных носителей, называется прямым.

Электрическое поле, создаваемое прямым напряжением, действуют навстречу полю, создаваемому контактной разностью потенциалов _к. Вектор напряженности электрического поля Е_пр направлен встречно вектору Е_к. Результирующее поле становится слабее, разность потенциалов уменьшается, уменьшается высота потенциального барьера, возрастает диффузионный ток, так как пониженный барьер может преодолеть большее число основных носителей.

Ток дрейфа при этом почти не изменяется, так как он зависит от числа неосновных носителей, которые попали за счет своих тепловых скоростей на p-n-переход из p- и n-областей.

Рис. 2.9. Схема p-n-перехода и потенциальная диаграмма его

при приложении к нему прямого напряжения

Напряжение на переходе становится равным разности _к – u_пр (если не учитывать падение напряжения на сопротивлениях самих p- и n-областей).

При прямом напряжении i_диф > i_др, следовательно i_пр= i_диф – i_др  0.

Если барьер значительно понижен, то i_диф  i_др и можно считать, что i_пр  i_диф.

Введение носителей заряда через пониженный потенциальный барьер в области, где эти носители являются неосновными, называется инжекцией носителей заряда («инжекция» – введение, впрыскивание).

Область, из которой инжектируются заряды у полупроводникового прибора, называется эммитерной, в которую заряды инжектируются – базой.

При прямом напряжении не только уменьшается высота потенциального барьера, но и уменьшается толщина запирающего слоя l (l _пр < l).

Если внешнее напряжение u_пр  _к, то потенциальный барьер можно уничтожить. Тогда прямое сопротивление R_пр p-n-перехода будет достаточно мало (единицы-десятки Ом) и большое значение прямого тока можно получить при небольшом прямом напряжении. Прямой ток в этом случае возрастет и будет зависеть только от сопротивления p- и n-областей.

2.3.4. Эдп при обратном напряжении

Пусть источник внешнего напряжения подключен положительным полюсом к n-области, отрицательным – к p-области (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Схема p-n-перехода и потенциальная диаграмма его

при приложении к нему обратного напряжения

Поле, создаваемое _к, складывается с полем, образованным u_обр. Результирующее поле усиливается, увеличивается высота потенциального барьера (_к + u_обр). Под действием u_обр протекает небольшой обратный ток

i_обр = i_др – i_диф. (2.5)

При небольшом повышении барьера диффузия прекращается, т.к. собственные скорости носителей малы для преодоления барьера и i_диф = 0, и, как следствие, i_обр = i_др.

Ток проводимости остается неизменным и определяется главным образом числом неосновных носителей, попадающих на p-n-переход из p- и n-областей.

Выведение неосновных носителей заряда через p-n-переход ускоряющим электрическим полем, созданным обратным напряжением, называется экстракцией носителей зарядов («экстракция» – извлечение, выдергивание). Обратный ток представляет собой ток проводимости, вызванный перемещением неосновных носителей зарядов.