Электронно-дырочный переход Эле

Электронно-дырочный переход




Электронно-дырочный переход (p - n-переход), область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости (от электронной n к дырочной p). Поскольку в р-области Э.-д. п. концентрация дырок гораздо выше, чем в n-области, дырки из n -области стремятся диффундировать в электронную область. Электроны диффундируют в р-область. Однако после ухода дырок в n-области остаются отрицательно заряженные акцепторные атомы, а после ухода электронов в n-области - положительно заряженные донорные атомы. Т. к. акцепторные и донорные атомы неподвижны, то в области Э.-л. п. образуется двойной слой пространственного заряда - отрицательные заряды в р-области и положительные заряды в n -области (рис. 1). Возникающее при этом контактное электрическое поле по величине и направлению таково, что оно противодействует диффузии свободных носителей тока через Э.-д. п.; в условиях теплового равновесия при отсутствии внешнего электрического напряжения полный ток через Э.-д. п. равен нулю. Т. о., в Э.-д. п. существует динамическое равновесие, при котором небольшой ток, создаваемый неосновными носителями (электронами в р-области и дырками в n-области), течёт к Э.-д. п. и проходит через него под действием контактного поля, а равный по величине ток, создаваемый диффузией основных носителей (электронами в n-области и дырками в р-области), протекает через Э.-д. п. в обратном направлении. При этом основным носителям приходится преодолевать контактное поле (потенциальный барьер). Разность потенциалов, возникающая между p- и n-областями из-за наличия контактного поля (контактная разность потенциалов или высота потенциального барьера), обычно составляет десятые доли вольта.


Внешнее электрическое поле изменяет высоту потенциального барьера и нарушает равновесие потоков носителей тока через него. Если положит. потенциал приложен к р-области, то внешнее поле направлено против контактного, т. е. потенциальный барьер понижается (прямое смещение). В этом случае с ростом приложенного напряжения экспоненциально возрастает число основных носителей, способных преодолеть потенциальный барьер. Концентрация неосновных носителей по обе стороны Э.-д. п. увеличивается (инжекция неосновных носителей), одновременно в р- и n-области через контакты входят равные количества основных носителей, вызывающих нейтрализацию зарядов инжектированных носителей. В результате возрастает скорость рекомбинации и появляется отличный от нуля ток через Э.-д. п. При повышении приложенного напряжения этот ток экспоненциально возрастает. Наоборот, приложение положит, потенциала к и-области (обратное смещение) приводит к повышению потенциального барьера. При этом диффузия основных носителей через Э.-д. п. становится пренебрежимо малой.

В то же время потоки неосновных носителей не изменяются, поскольку для них барьера не существует. Потоки неосновных носителей определяются скоростью тепловой генерации электронно-дырочных пар. Эти пары диффундируют к барьеру и разделяются его полем, в результате чего через Э.-д. п. течёт ток Is (ток насыщения), который обычно мал и почти не зависит от приложенного напряжения. Т. о., зависимость тока 1 через Э.-д. п. от приложенного напряжения U (вольтамперная характеристика) обладает резко выраженной нелинейностью (рис. 2). При изменении знака напряжения ток через Э.-д. п. может меняться в 105-106 раз. Благодаря этому Э.-д. п. является вентильным устройством, пригодным для выпрямления переменных токов (см. Полупроводниковый диод). Зависимость сопротивления Э.-д. п. от U позволяет использовать Э.-д. п. в качестве регулируемого сопротивления (варистора).


При подаче на Э.-д. п. достаточно высокого обратного смещения U = Uпр возникает электрический пробой, при котором протекает большой обратный ток (рис. 2). Различают лавинный пробой, когда на длине свободного пробега в области объёмного заряда носитель приобретает энергию, достаточную для ионизации кристаллической решётки, туннельный (зинеровский) пробой, возникающий при туннелировании носителей сквозь барьер (см. Туннельный эффект), и тепловой пробой, связанный с недостаточностью теплоотвода от Э.-д. п., работающего в режиме больших токов.

От приложенного напряжения зависит не только проводимость, но и ёмкость Э.-д. п. Действительно, повышение потенциального барьера при обратном смещении означает увеличение разности потенциалов между п- и р-областями полупроводника и, отсюда, увеличение их объёмных зарядов. Поскольку объёмные заряды являются неподвижными и связанными с кристаллической решёткой ионами доноров и акцепторов, увеличение объёмного заряда может быть обусловлено только расширением его области и, следовательно, уменьшением ёмкости Э.-д. п. При прямом смещении к ёмкости слоя объёмного заряда (называется также зарядной ёмкостью) добавляется т. н. диффузионная ёмкость, обусловленная тем, что увеличение напряжения на Э.-д. п. приводит к увеличению концентрации неосновных носителей, т. е. к изменению заряда. Зависимость ёмкости от приложенного напряжения позволяет использовать Э.-д. п. в качестве варактора - прибора, ёмкостью которого можно управлять, меняя напряжение смещения (см. Параметрический полупроводниковый диод).

Результаты (узбекский) 1:

Electron-teshik o'tish elektron-teshik o'tish (p - n-to'qnashuv), bir yarim o'tkazgich viloyati bo'lgan (p-turi p e n dan) o'tkazuvchanlik xil kora o'zgarish bor. P-turi viloyati E.-d. beri f. teshik kontsentratsiyasi n-viloyatida qaraganda ancha yuqori bo'ladi, n-viloyati teshik elektron domenga tarqoq moyil. elektronlar p hududga yoyilgan. Musbat zaryadlangan donor atomlari - Shu bilan birga, n-hududlarda teshik qoldirib keyin salbiy n-viloyatida elektronlar quvilganidan so'ng qabul atomi haq qoladi. To. Viloyatida E.-l. qabul qiluvchi va donor atomlar parvona, n tashkil er-xotin qatlam kosmik zaryad -. p-turi viloyatida salbiy ayblovlar va n-viloyatida (1-shakl). ijobiy ayblovlar. elektr maydon kattaligi va yo'nalishi bilan natijasida aloqa u E.-d. orqali bepul tashuvchilar difüzyonunu qarshi kurash bunday deb n. tashqi elektr kuchlanish yo'qligi E.-d. orqali jami joriy yilda issiqlik muvozanati sharoitida n. nol. Shunday qilib. E.-d. In n., kichik joriy hosil ozchilik tashuvchilar (n-viloyatida p-turi viloyatida elektronlar va teshiklari), E.-d. oqadigan bir dinamik muvozanat bor n. va aloqa sohasida ta'siri ostida u orqali o'tadi, va E.-d. orqali oqib (p-viloyatida n viloyatida va teshiklari elektronlar) ko'p tashuvchilar diffuziya tomonidan ishlab chiqarilgan joriy kattaligi teng p. qarama-qarshi yo'nalishda. Bu yirik kompaniyalar, aloqa maydonini (potentsial to'siq) yengish uchun. R- va, chunki aloqa sohasida (aloqa salohiyati yoki potentsial to'siq balandligi) ning n-davlatlar o'rtasida sodir bo'lishi mumkin bo'lgan farq, odatda, bir sarma bir necha kosa hisoblanadi. tashqi elektr maydon potentsial to'siq balandligi o'zgartiradi va u orqali zaryad tashuvchilarning oqimlari muvozanatni buzadi. Agar qo'yadi. p-turi hududga tatbiq salohiyati, tashqi maydon, bir kishi qarshi T. e qaratilgan. potentsial to'siq (oldinga noto'g'ri) olinadi. Bu holda, amaliy kuchlanish chidamli oshiradi salohiyati to'siqdan qodir ko'p tashuvchilar sonini oshiradi. E.-d. har ikki tarafida ozchilik tashuvchilar kontsentratsiyasi n. AOK tashuvchilar zaryad zararsizlantirish sabab, yirik tashuvchilarning teng soni aloqalar orqali R- va n-viloyatida ham (ozchilik tashuvchilar ukol) ortadi. Va rekombinatsiya tezligi ortadi natijasida E.-d. orqali nolga teng bo'lmagan joriy bor n. hozirgi ortadi chidamli qo'llaniladigan kuchlanish oshirish By. Aksincha, dastur vekselni quvvati va bir viloyat (noto'g'ri teskari) potentsial to'siq oshiradi. E.-d. orqali ko'p tashuvchilar Bu yoyilish n. ahamiyatsiz bo'lib qoladi. Shu bilan birga, ozchilik tashuvchilar oqimi o'zgardi emas, ular uchun hech bir to'siq mavjud, chunki. Ozchilik tashuvchilar oqimlari elektron-teshik juftlarni issiqlik avlod tezligi bilan belgilanadi. To'siq va uning maydonida keng tarqalgan, bu bug'lari E.-d. orqali qaerga, ajratilgan n., odatda, kichik va amaliy kuchlanish deyarli mustaqil joriy etiladi (to'ymoqlik joriy), oqadi. Shunday qilib., E.-d. orqali joriy 1 bog'liqligi n. qo'llaniladigan kuchlanish U (kuchlanish tok xarakterli) a talaffuz bo'lmagan doğrusallık ega (Fig. 2). Qachon E.-d. orqali kuchlanish oqim belgisi p. 105-106, vaqtida farq qilishi mumkin. Bu E.-d. bilan n. Shu bilan bir qatorda oqimlari (. A yarimo'tkazgich diyot qarang) tuzatish uchun mos bir vana qurilma hisoblanadi. qarshilik, giyohvandlik E.-d. n. U E.-d. beradi p. sozlanishi qarshilik (Varistör). deb E.-d. ta'minlash n. etarlicha yuqori teskari qiyshiq U = UBR iborat elektr borini, qachon katta teskari oqim (shakl. 2). Kosmik zaryad tashuvchi sohasida o'rtacha bepul yo'l (tunnel effekti. Qarang) to'siqni orqali tashuvchilar tunnel davomida sodir bo'lgan kristallik panjarasidagi, tunnel (Zener) tushkunlik ionize uchun etarli energiya va kam issiqlik bartaraf issiqlik tushkunlik kasb qachon ko'chki borini bor E.-d. tomonidan n., yuqori oqimlari rejimida faoliyat. amaliy kuchlanish From o'tkazuvchanligini nafaqat bog'liq, balki E.-d. sig'im n. Aslida, teskari tarafkashlik da potentsial to'siq oshirish, ularning bo'sh joy to'lovlari, shuning uchun, o'sish, N- jamlanmaning va p-yarim o'tkazgichlar orasida salohiyati farq o'sishiga degan ma'noni anglatadi. Kosmik ayblovlar sobit va kosmik zaryad faqat tufayli ko'lamini kengaytirish va, hajmi, binobarin, bir pasayishiga bo'lishi mumkin oshirish, kristallik panjarasidagi ionlar donorlar va Qabul bilan bog'liq beri E.-d. kosmik zaryad qatlami quvvatga uchun oldinga qiyshiq (ham zaryad hajmi deb ataladi) qachon n. T qo'shiladi. n. Aslida tufayli diffuziya sig'imi, deb E.-d. da kuchlanish ortishi n. t. e, ozchilik tashuvchilar konsentratsiyasini oshiradi. mas'ul bir o'zgarish. amaliy kuchlanish bo'yicha imkoniyatlar, giyohvandlik E.-d. beradi p a varactor sifatida -. ​​qiyshiq kuchlanish o'zgartirib nazorat qilinishi mumkin qurilma quvvatiga (. parametrik yarimo'tkazgich diyot qarang).