Физические основы электроники. Глазачев А.В - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
15
переброшен через границу раздела в область n, где он будет являться основным носителем. Аналогич-
но, если в области n появится неосновной носитель – дырка, то под действием поля потенциального
барьера она будет переброшена в область
p
, где она будет уже основным носителем. Движение неос-
новных носителей через p–n-переход под действием электрического поля потенциального барьера
обусловливает составляющую дрейфового тока.
При отсутствии внешнего электрического поля устанавливается динамическое равновесие между
потоками основных и неосновных носителей электрических зарядов, то есть между диффузионной и
дрейфовой составляющими тока p–n-перехода, поскольку эти составляющие направлены навстречу
друг другу.
Потенциальная диаграмма p–n-перехода изображена на рис. 1.13, причем за нулевой потенциал
принят потенциал на границе раздела областей. Контактная разность потенциалов образует на границе
раздела потенциальный барьер с высотой
к
j
D
. На диаграмме изображен потенциальный барьер для
электронов, стремящихся за счет диффузии перемещаться справа налево (из области
n
в область
p
).
Если отложить вверх положительный потенциал, то можно получить изображение потенциального
барьера для дырок, диффундирующих слева направо (из области
p
в область
n
).
При отсутствии внешнего электрического поля и при условии динамического равновесия в кри-
сталле полупроводника устанавливается единый уровень Ферми для обеих областей проводимости.
Однако, поскольку в полу-
проводниках p-типа уровень Ферми
смещается к потолку валентной
зоны
p
W
в
, а в полупроводниках n-
типа – ко дну зоны проводимости
n
W
п
, то на ширине p–n-перехода
d
диаграмма энергетических зон
(рис. 1.14) искривляется и образу-
ется потенциальный барьер:
q
W
D
=jD
к
, (1.13)
где
W
D
– энергетический барьер,
который необходимо преодолеть
электрону в области
n
, чтобы он
мог перейти в область
p
, или аналогично для дырки в области
p
, чтобы она могла перейти в об-
ласть
n
.
Высота потенциального барьера зави-
сит от концентрации примесей, так как при
ее изменении изменяется уровень Ферми,
смещаясь от середины запрещенной зоны к
верхней или нижней ее границе.
1.7.2. Вентильное свойство p–n-перехода
P–n-переход, обладает свойством изме-
нять свое электрическое сопротивление в за-
висимости от направления протекающего
через него тока. Это свойство называется
вентильным, а прибор, обладающий таким
свойством, называется электрическим вен-
тилем.
Рассмотрим p–n-переход, к которому
подключен внешний источник напряжения
вн
U с полярностью, указанной на рис. 1.15,
«
+
» к области p-типа, «–» к области n-типа.
Такое подключение называют прямым вклю-
n
W
n
W
в
p
W
п
p
W
в
к
j
D
=
D
qW
n
F
W
p
F
W
Рис. 1.14.
Зонная диаграмма
p–n
-
перехода, иллюстрирующая
баланс токов в равновесном состоянии
E
x
к
j
D
j
-
вн
E
дифp
J
дифn
J
-
вн
к
U
-
j
D
вн
U
+
-
j
+
d
¢
Рис. 1.15.
Прямое смещение
p–n-
перехода

Страницы