7. Типы электрических переходов. Равновесное состояние p-n перехода. Контактная разность потенциалов.

Электронно-дырочные переходы p-n переход;

Электронно-электронные n+-n переход;

Дырочно-дырочные p+-p переход;

Переходы металл-полупроводник.

Способы изготовления:

диффузия;сплавление;вакуумное напыление.

Переход между двумя областями полупроводника с разнотипной проводимостью, называется электронно-дырочным переходом или p-n переходом. P–n переходы получаются вплавлением или диффузией соответствующих примесей в пластинки монокристалла полупроводника, а также выращиванием p–n перехода из расплава полупроводника с регулируемым количеством примесей. В зависимости от способа изготовления p–n переходы бывают сплавными, диффузионными и др. 1. На границе раздела p– и n–областей отсутствуют механические дефекты и включения других химических материалов. 2. При комнатной температуре все атомы примеси ионизированы, т.е: 3. P–n переход имеет резкий характер изменения электропроводности в области металлургической границы.

Энергетическая диаграмма для p-n перехода. Энергетическая диаграмма для p-n перехода показывает, что уровень Ферми для полупроводника p-типа смещен в сторону валентной зоны, уровень Ферми для полупроводника n-типа смещен в сторону зоны проводимости.

В p-n переходе энергия уровней Ферми должна быть всюду одинакова:

Так как в любой т очке тела он имеет одну и ту же вероятность заполнения его электроном.

Равновесное состояние p-n перехода

1 . Наличие градиента концентрации вызывает протекание диффузионного тока:

2. Появление внутреннего электрического поля вызывает протекание дрейфового тока:

3. В равновесном состоянии p-n-перехода сумма токов равна нулю:

8. Прямое смещение p-n перехода.

П рямое смещение р-п перехода получаем в случае подключения р к «+» ИП, а n к «-».

При таком включении можно отметить 2 особенности, кот опр-ся величиной внешнего поля:

1. до момента, пока внешнее поле не достигнет величины контакт разницы потенциалов ток ч/з р-п переход не протекает. Результирующее поле направленно с контактной разницей потенциалов.

2. в тот момент, когда внешнее поле прчвысит по своему значению величину контактной разности пот-в, результ-щее поле станет сонаправленно с полем внешним и ч/з р-п переход потечет ток, к-й наз-т прямым током, велечина этого тока будет нарастать при дальнейшем увеличен внешн поля.

Ширина р-п перехода при прямом включении уменьшается вследствие уменьшения объемных зарядов вблизи металлургической границы

Обратное смещение p-n перехода.При обратном включении p–n перехода внешнее напряжение приложено знаком "плюс" к n–области, ”минус”- к p-области. Создаваемое им электрическое поле совпадает по направлению с внутренним полем перехода.

Под действием обратного напряжения основные носители будут как бы отталкиваться от граничного слоя и дрейфовать вглубь полупроводника. При этом ширина слоя, обедненного основными носителями, увеличивается по сравнению с равновесным состоянием. Сопротивление p–n перехода для прохождения тока основных носителей увеличивается. Происходит изменение в соотношении токов через p–n переход. Диффузионный ток уменьшается и в предельном случае с ростом потенциального барьера стремится к нулю(см. рис)