Изучение свойств p-n-переходов. Бабенко С.П. - 4 стр.

Энергетический уровень акцепторной примеси Еа расположен в запрещённой зоне вблизи потолка

валентной зоны Е2 (рис. 1,б). Уровень Ферми ЕF в примесном полупроводнике при Т =0 лежит
посередине между примесным уровнем и краем ближайшей зоны. С ростом температуры он пере-
мещается к середине запрещенной зоны. .Для материалов, образующих p–n -переход, обычно уро-
вень Ферми при Т= 300 К лежит вблизи энергетического примесного уровня Ед или Еа Для по-
лупроводника с донорной примесью полная концентрация носителей складывается из концентра-
ции собственных носителей n0 и p0 (n0 = p0) и концентрации примесных электронов nпр. Обычно
при комнатной температуре nпр>>n0, поэтому проводимость практически полностью обеспечива-
ется примесными электронами. Полупроводники, у которых проводимость определяется в основ-
ном электронами, называются полупроводниками n -типа, или электронными. Электроны полу-
проводников n -типа называются основными носителями, а дырки - неосновными.
Полупроводники, у которых проводимость определяется в основном дырками, - это полупровод-
ники р -типа, или дырочные. Дырки полупроводников р -типа называются основными носителя-
ми, а электроны - неосновными.
Рассмотрим контакт полупроводников n– и р -типов. Концентрация электронов в полупроводнике
n-типа выше, чем в полупроводнике р -типа. Поэтому в процессе теплового движения возникает
их преимущественный переход, т.е. возникает диффузионный ток основных носителей. Этот про-
цесс приводит к образованию вблизи контакта двойного слоя объемного заряда ионизированных
атомов доноров в полупроводнике n-типа и акцепторов в полупроводнике p-типа. Накопление за-
ряда сопровождается возникновением контактного электрического поля, напряженность которого
направлена от положительного заряда к отрицательному (рис.2). Это поле препятствует дальней-
шему преимущественному перемещению основных носителей. В равновесном состоянии преиму-
щественное перемещение прекращается. С существованием этого поля связана разность потен-
циалов ϕК , которая носит название контактной.
Расчет показывает, что
                                                     ϕk= (EF1-EF2)/е, (1)
                            где EF1 - энергетический уровень Ферми для полупроводника n-типа,
        К
                            EF2 - энергетический уровень Ферми для полупроводников p-типа, e-
             +      −
             +              элементарный электрический заряд.
                    −
             +      −              Электрическое поле проникает в образцы n – и p -типов на
             +      −                        -7
                            глубину d ≈ 10        м. Величина d носит название ширины p–n -
            Рис.2           перехода или ширины слоя объемного заряда. Электрическое поле p-
                                                               ρ
                            n - перехода с напряженностью      ε к накладывается   на внутреннее