Лекции_6_переходы

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Соотношение показывает, что на ширину запирающего

слоя существенное влияние оказывает концентрация

примесных атомов.

Увеличение концентрации примесных атомов сужает

запирающий слой, а уменьшение концентрации примесных

атомов расширяет запирающий слой.

Это свойство часто используется для придания

полупроводниковым приборам требуемых свойств.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

При использовании p-n-перехода в полупроводниковых

приборах к нему подключается внешнее напряжение.

Величина и полярность этого внешнего напряжения

определяют электрический ток, проходящий через p-n-

переход.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Если «+» полюс источника питания подключается к р-области, а «-» полюс n-области то включение р-n-перехода называют прямым.

Если «-» полюс источника питания подключается к р-области, а «+» полюс к n-области то такое включение р-n-перехода называют обратным.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Прямое включение р-n-перехода

Прямое включение р-n-перехода показано на рисунке.

Поскольку сопротивление р-n-перехода значительно превышает сопротивление нейтральных р- и n-областей, напряжение Uпр почти полностью падает на этом переходе.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Прямое напряжение создает в переходе внешнее электрическое поле, направленное навстречу диффузионному. Напряженность результирующего поля падает, и уровни Ферми смещаются таким образом, что потенциальный барьер уменьшается до Uk-Uпр. Это сопровождается сужением

запирающего слоя, ширина которого может быть найдена подстановкой вместо Uk величины Uk-Uпр:

)

−Uпр)

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Дополнительная диффузия носителей зарядов приводит к тому; что на границе p-n-перехода повышаются концентрации дырок в области n-типа до некоторого, значения pn1 и электронов в р-области до значения np1.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Повышение концентраций неосновных носителей в

р- и n-областях вследствие влияния внешнего напряжения,

приложенного к электронно-дырочному переходу, получило

название инжекции неосновных носителей.

Область, из которой происходит инжекция, называют

эмиттером, а область, в которую осуществляется инжекция -

базой.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Для концентраций основных и неосновных носителей

зарядов в примесных полупроводниках можно справедливо выражение:

n2

0 i

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

При прямом включении р-n-перехода потенциальный барьер уменьшается, концентрации неосновных носителей на границах р-n-перехода могут быть рассчитаны по формулам:

exp(Uпр /ϕT )

p(Uпр /ϕT )

Из этих выражений следует, что на границах р-n-перехода под действием прямого напряжения Uпр происходит увеличение концентраций неосновных носителей.

Райков Д.В., кафедра экспериментальной физики

Неравновесные неосновные носители зарядов

диффундируют в глубь полупроводника и нарушают его

электронейтральность. Восстановление нейтрального

состояния полупроводников происходит за счет поступления

носителей зарядов от внешнего источника. Это является

причиной возникновения тока во внешней цепи,

называемого прямым и обозначаемого Iпр.