Лекция 1 Электронно-дырочный р-n переход

Граница двух областей первый из которых обладает электропроводимостью N - типа, а другая Р - типа, называется р-n переход.

Uвн =Uобр

Uвн = 0

Uвн ≠ Uпрям

Электроны и дырки проводимости могут проходить через границу двух областей, электроны попадают в Р – область и рекомбинируют с дырками и аналогичным образом диффундируют из Р – области в N – область, и рекамбинируют там с электронами: (ток диффузии через N переход). Таким образом в Р – N переходе появится ток диффузии.

Iдиф = Iрд+Inд

Где Iрд - ток диффузии дырок, а Inд – ток диффузии электронов.

Если бы дырки и электроны были бы нейтральными, то это привело бы к их полному выравниванию концентрации по всему V кристалла. Электрическое поле препятствует диффузии основных носителей заряда между Р – N областями и устанавливается понэнциальный барьер. Ток, создаваемый не основными носителями заряда называется тепловым током состоит из Iоn и Iор составляющей.

Io = Ion + Iop

По своему направлению тепловой ток противоположен диффузионному току.

Ip-n = Iдиф – Io

Разность потенциалов затрудняет диффузию основных носителей. Ig становится равным по абсолютной величине тепловому току.

Ip-n = Iдиф – Io = 0

Такое состояние полупроводника называется равновесным, наступает термодинамическое равновесие.

Лекция 2

Обратное включение Р – N перехода

Uпотенциальный барьер = Uкн + Uобр

В этом случае поля складываются, потенциальный барьер между Р и N областями возрастает и становится равным (Uкн+Uобр)

Под воздействием электрического поля, создаваемым источником напряжения Uобр, основные носители будут оттягиваться от приконтактных слоёв. Ширина запирающегося слоя будет увеличиваться. Зависимость тока от обратного напряжения к P-N имеет вид:

Ip-n=Io[exp[-eUобр/КТ]-1]

Io – тепловой ток, не основной носитель

К – постоянная Больцмана

Т – температура (273,15)

е – заряд электрона

При дальнейшем увеличении Uобр происходит электрический пробой P-N перехода. Электрический пробой не является разрушающим, и свойства его восстанавливаются. За электрическим пробоем следует тепловой пробой, который возникает под действием сильного электрического поля. P-N переход преобразует энергию достаточную для ударной ионизации атомов кристалла. С увеличением Uобр растет тепловая мощность, переход разрушается.

Лекция 3

Прямое включение P-N перехода

В этом случае потенциальный барьер уменьшается и во внешней цепи возникает диффузия. Uвнешняя вызывает встречное движение дырок и электронов.

Концентрация приконтактной области возрастает, что приводит к уменьшению запирающего слоя.

Iдиф = Iдиф exp [eUпр/КТ]

Полный ток через P-N переход = разности диффузионного тока и теплового.

Ip-n = Iдиф – Io

Вывод;

При обратном смещении на P-N переходе , экспоненциальный член стремится к нулю, и ток через переход = тепловому току.
При прямом смещении Р-N перехода экспоненциальный член быстро возрастает и ток через P-N переход будет = диффузионному току.

Графически это можно показать так:

Вольт- амперная характеристика