электрические приборы и машины
 
 
   
 
   
 
 
     
 

Электронно-дырочный переход

Каждый, отдельно взятый полупроводник n- или р-типа обладает двусторонней проводимостью: если изменить направление электрического поля, приложенного к полупроводнику, то в нем изменится лишь направление а не величина тока.

 

Рассмотрим контакт двух полупроводников — одного с электронной и второго с дырочной проводимостью. При этом следует помнить, что в каждом полупроводнике имеются основные и неосновные носители тока. Распределение их в электронно-дырочном переходе показано на рис. 73. По оси ординат, в некотором масштабе, отложена концентрация N электронов и дырок на единицу объема в полупроводниках типа n и р; х — расстояние от границы перехода (рис. 73, а).

Рис. 73. Электронно-дырочный переход: а — концентрация электронов и дырок; б — плотность зарядов у границы перехода; в — контактная разность потенциалов.

 

Пока электроны и дырки находились в соответствующих областях полупроводников, эти области были электрически нейтральны. При наличии контакта между полупроводниками с разными типами проводимости происходит диффузионное перемещение электронов из полупроводника типа л в полупроводник типа р и дырок из полупроводника типа р в полупроводник типа л. В приконтактном слое полупроводника типа п образуется избыточный положительный заряд, а в приконтактном слое полупроводника типа р — избыточный отрицательный заряд.

На рис. 73, б представлено изменение плотности зарядов появившихся вследствие диффузии основных носителей, с расстоянием от границы перехода х. Положительный заряд в приконтактном слое n-области возникает за счет избытка здесь положительных зарядов, которые являются неподвижными ионами — акцепторами Он не уравновешивает зарядов подвижных электронов, так как часть электронов перешла в р-область, а часть рекомбинировала с дырками, поступившими из этой области.

Аналогичные явления происходят и в приконтактном слое р-области, но с зарядами противоположных знаков. В пограничной зоне образуется электрическое поле контактной разности потенциалов Ек, препятствующее дальнейшей диффузии, т. е. перемещению основных носителей (рис. 73, в). Между полупроводниками появляется контактная разность потенциалов (потенциальный барьер), и диффузия прекращается.

Если к n—р-переходу приложить внешнее электрическое поле E, направление которого совпадает с направлением электрического поля контакта Eк, то суммарное электрическое поле EΣ будет равно

EΣ = Е + Eк

При этом положительный полюс внешней батареи должен быть присоединен к n-области, а отрицательный — к р-области (рис. 74, а). Переключатель П должен находится в положении 1. Внешнее электрическое поле вызовет перемещение дырок к отрицательному полюсу батареи, а электронов — к положительному, т. е. движение дырок и электронов будет происходить от границы n—р-перехода. По цепи пройдет кратковременный ток. Контактная разность потенциалов φ станет выше (рис. 74, б). Следует иметь в виду, что в цепи будет иметь место и некоторый ток, определяемый также неосновными носителями.

Если переключатель П поставить в положение 2 (рис. 74, а), то основные носители под действием внешнего поля переместятся к границе перехода и соответственно
ЕΣ = Е-Ек.

Потенциальный барьер при этом станет меньше, и в цепи установится ток. Если величина внешнего электрического поля Е окажется больше электрического поля в пограничной зоне Ек, то потенциального барьера не станет. Через полупроводник пойдет ток, величина которого будет определяться величиной приложенного напряжения (рис. 74, в).

 

Если напряжение от внешнего источника приложить в направлении проводимости электронно-дырочного перехода, то в цепи устанавливается ток, более чем в десятки и сотни тысяч раз превышающий обратный ток. Обратный ток не зависит от приложенного напряжения, а определяется только концентрацией неосновных носителей. Он имеет постоянный для данного полупроводника предел, и поэтому называется током насыщения.

Таким образом, электронно-дырочный переход обладает односторонней (униполярной) проводимостью.

Рис. 74. Проводимость электронно-дырочного перехода: а — подключение n—р-перехода к источнику питания; б—согласное действие Е и Ек; в—встречное действие Е и Ек.

 

 
 
     
 
Copyright © 2012 Электродвигатели и трансформаторы
электрические приборы и машины
Rambler's Top100
Создание сайта Вебцентр