p-n переход

p-n переход

При контакте слоев с различными типами проводимости (p- и n-слоев) часть электронов проводимости переходит из n-слоя в p-слой и происходит их рекомбинация с дырками (То есть отрицательный электрон закрывает положительно заряженную дырку, и вместе их заряд равен нулю). Часть атомов акцепторной примеси (алюминия, бора), имеющих отрицательный заряд, не компенсируется положительным зарядом дырок, и в этой области p-слоя возникает отрицательный  объемный заряд. Электроны, ушедшие из n-слоя, перестают компенсировать положительный заряд атомов донорной примеси (фосфор, сурьма, мышьяк), и в n-слое образуется положительный объемный заряд. Таким образом, вблизи границы p- и n-слоев возникает двойной электрический слой (рис. 1. 1, в). Область двойного-слоя электрических объемных зарядов называется электронно-дырочным переходом, или p-n переходом. Объемные заряды препятствуют дальнейшему диффузионному движению электронов из n-слоя в p-слой и дырок из p-слоя в n-слой. В результате возникновения объемных зарядов образуется потенциальный барьер, высота ф0 которого определяется соотношением концент

раций примесных атомов в p-n переходе и обычно составляет 0,6—0,9 В.

P-n переход

Прямое включение p-n перехода

Если подключить положительный полюс внешнего источника ЭДС к р-слою, а отрицательный — к n-слою то потенциальный барьер снижается на величину приложенного напряжения (рис. 1. 1,6). При этом большая часть электронов проводимости и дырок обладает энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера p-n перехода, и ток через переход резко возрастает. Поступление электронов из внешней цепи в n-слой и удаление их из p-слоя обеспечивают электрическую нейтральность этих слоев. Такое приложенное напряжение называется прямым, а состояние полупро­водниковой структуры — прямым проводящим состоянием. Электрод, под­ключенный к p-слою, называется анодным выводом (анодом), а к n-слою — катодным (катодом).

Обратное включение p-n перехода

Если изменить полярность источника ЭДС так, что положительный полюс окажется соединен с n-слоем, а отрицательный — с p-слоем (рис. 1.1 в), то переход дырок из р-слоя в n-слой и электронов из n-слоя в p-слои сокращается. Более того, дырки, ранее перешедшие из p-слоя в n-слой и не успевшие прорекомбинировать с электронами, будут оттягиваться полем p-n перехода в p-слой. Аналогичным образом электроны проводимости, перешедшие из n-слоя в p-слой, будут оттягиваться полем p-n перехода в n-слой. При этом через полупроводниковую структуру протекает значительный ток (единицы — сотни ампер в зависимости от режима нагрузки), ограниченный только сопротивлением внешней цепи и противоположный по направлению ранее протекавшему прямому току. Такое состояние полупроводниковой структуры называется обратным проводящим состоянием, а протекающий ток — током восстановления запирающих свойств. Спустя некоторое время обычно несколько десятков микросекунд, концентрация избыточных носителей в окрестности р-n перехода уменьшается до нуля и ток через полупровод­никовую структуру также уменьшается. Потенциальный барьер p- n перехода увеличивается на величину приложенного напряжения. Такая полярность прилагаемого напряжения называется обратной, а состояние полупро­водниковой структуры после восстановления запирающих свойств — обрат­ным запертым состоянием.

Заключение

Как видно из выше сказанного p-n переход пропускает ток только в одном направлении (при прямом включении).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.