Физико-химические основы РЭС - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Лабораторная работа 11
ИЗУЧЕНИЕ
p
–
n
-ПЕРЕХОДА
Цель работы
: изучение
p
–
n
-перехода, ознакомление с работой полупроводникового диода, получе-
ние вольт-амперной характеристики диода.
Приборы и оборудование
: источник постоянного тока, полупроводниковый диод, осциллограф, со-
единительные провода.
Методические указания
Прогресс в развитии полупроводниковой электроники связан в основном с использованием контакта
двух примесных полупроводников с различным типом проводимости. Такой контакт называют
электрон-
но
-
дырочным переходом или p–n-переходом
. На практике
p–n
-переход получают введением в примесный
полупроводник дополнительной легирующей примеси.
Рассмотрим схематически образование
p
–
n
-перехода при соприкосновении двух полупроводников с
различным типом электропроводности (рис. 11.1). До соприкосновения в обоих полупроводниках элек-
троны, дырки и неподвижные ионы были распределены равномерно (рис. 11.1,
а
). При соприкосновении
полупроводников в пограничном слое происходит рекомбинация (воссоединение) электронов и дырок.
Свободные электроны из зоны полупроводника
n
-типа занимают свободные уровни в валентной зоне
полупроводника
р
-типа. В результате вблизи границы двух полупроводников образуется слой, лишён-
ный подвижных носителей заряда и поэтому обладающий высоким электрическим сопротивлением, так
называемый запирающий слой (рис. 11.1,
б
). Толщина запирающего слоя обычно не превышает не-
скольких микрометров.
Расширению запирающего слоя препятствуют неподвижные ионы донорных и акцепторных приме-
сей, которые образуют на границе полупроводников двойной электрический слой. Этот слой определяет
контактную разность потенциалов (потенциальный барьер) φ
к
на границе полупроводников (рис. 11.1,
в
). Возникшая разность потенциалов создаёт в запирающем слое электрическое поле, препятствующее
как переходу электронов из полупроводника
n
-типа в полупроводник
р
-типа, так и переходу дырок в
полупроводник
n
-типа. В то же время электроны могут свободно двигаться из полупроводника
р
-типа в
полупроводник
n
-типа, точно так же, как дырки из полупроводника
n
-типа в полупроводник
р
-типа.
Таким образом, контактная разность потенциалов препятствует движению
основных носителей за-
ряда
и не препятствует движению
неосновных носителей заряда.
Однако при движении через
p
–
n
-
переход неосновных носителей заряда (так называемый дрейфовый ток
I
др
) происходит снижение кон-
тактной разности потенциалов φ
к
. Это позволяет некоторой части основных носителей, обладающих дос-
таточной энергией, преодолеть
а
)
б
)
в
)
Рис. 11.1. Образование
p–n
-перехода
р п
р
Е
вн
п
l
ϕ
∆
ϕ
к
p
Е
зап
I
обр
б
)
а
)
n
n
p
Е
зап
Е
вн
I
бр
Е
вн

Страницы