1) Электронно-дырочный (p-n) переход при обратном смещении. Экстракция. Распределение неосновных носителей заряда их по координате в областях перехода.

p-n-переход или электронно-дырочный переход — область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости

Экстракция – явление, при котором концентрация неосновных носителей заряда в приконтактных областях уменьшается. Явление экстракции является следствием увеличения высоты потенциального барьера в p-n-переходе при подаче на него обратного смещения («-» на p-область и «+» на n-область). При таком включении ток через переход будет носить дрейфовый характер (за счет неосновных носителей заряда) т.к. их достаточно мало, то и обратный ток через переход тоже мал. При обратном смещении увеличивается ОПЗ и увеличивается внутреннее электрическое поле, оно будет складываться с внешним. (т.к. при экстракции направление внутреннего электрического поля будет совпадать с внешним электрическим полем обратного напряжения). Это внутреннее поле будет выталкивать неосновные носители заряда из областей, прилегающих к ОПЗ, в результате чего их концентрация упадет до 0.

Распределение (билет 14, вопрос 1).

2) Контакты между полупроводниками одного типа электропроводности.

Области вблизи контакта полупроводников с одним типом проводимости, но с различной концентрацией примесей, обычно обозначают p+ – p или n+ – n -переход, причем знаком «+» обозначают полупроводник с большей концентрацией примесей. На рис. 1.25 приведен пример контакта p+ - p , где обе области полупроводника обладают электропроводностью р-типа.

 Процессы вблизи такого контакта аналогичны происходящим в р–n-переходе, т.е. носители из области с большой концентрацией переходят в область с меньшей концентрацией, в результате чего в области p+ возникает объемный заряд из нескомпенсированных зарядов ионов примеси, а в области p – объемный заряд из избыточных носителей – дырок, перешедших из области p+ . Появление объемных электрических зарядов приводит к образованию диффузионного электрического поля Eдиф и контактной разности потенциалов. Но в отличие от обычных р–n-переходов здесь отсутствует запирающий слой, так как здесь не может быть области с концентрацией меньшей, чем в слаболегированном полупроводнике. Поэтому такие контакты вентильным свойством не обладают, но зато в них при любой полярности приложенного напряжения не происходит инжекции из низкоомной области в высокоомную, что является важным для некоторых типов полупроводниковых приборов. Аналогичные процессы протекают в контакте n+ – n .

3) Туннельный диод.

Как обычный диод, так и стабилитрон являются очень хорошими проводниками, имея прямое смещение, но ни один из них не проводит хорошо ток в состоянии обратного смещения (исключение составляет область пробоя). Но в материале туннельного диода имеются присадки в гораздо большем объеме, нежели в обычном диоде, а его P-N переход очень узкий. Туннельный диод в силу того, что имеет большое количество присадок и очень узкий P-N переход, исключительно хорошо проводит ток в обе стороны.

Потенциал, который необходим для того, чтобы заставить туннельный диод выступать в роли проводника, будь то в режиме прямого или обратного смещения, очень невелик. Поэтому туннельные диоды известны как приборы с низким сопротивлением. Они очень слабо противодействуют движению тока в цепи. Самой уникальной особенностью туннельных диодов является их соотношение напряжение-ток, когда они имеют прямое смещение. Когда туннельный диод имеет прямое смещение (от А до точки В) при увеличении напряжения, ток также растет до опр. величины. Как только это значение оказывается достигнутым, дальнейшее повышение напряжения при прямом смещении заставляет ток снижаться до минимального значения (от точки В до точки С). В области, которая находится на графике между максимальным и минимальным потоками тока, туннельный диод имеет отрицательное сопротивление. В этой области отрицательного сопротивления ток, идущий через туннельный диод, фактически снижается при повышении напряжения. Происходит прямо противоположное обычному соотношению напряжение ток. Однако, когда напряжение за точкой С повышается, то данный прибор демонстрирует обычное соотношение напряжения и тока.

Билет 20.