Физический практикум по атомной и ядерной физике. Ч.3. Корнев К.П - 33 стр.

   Носители заряда, число которых в кристалле преобладает, называются ос-
новными носителями, а носители, содержащиеся в меньшем количестве не
основными. В полупроводниках n-типа основными носителями являются
электроны, а в полупроводниках р-типа - дырки. Формула (7) позволяет оце-
нить положение уровня Ферми в полупроводниках n- и p-типов. Будем счи-
тать, что массы электронов и дырок одинаковы. Тогда из (7) находим:

                             Ec           ⎛n⎞
                      εF =      + kT ⋅ ln⎜⎜ ⎟⎟   .                      (8)
                             2            ⎝p⎠

  Из (8) следует, что в чистых полупроводниках, когда n=p, энергия Ферми на-
ходится по середине запрещенной зоны. В полупроводнике n-типа электронная
концентрация больше дырочной и энергия Ферми смещена к зоне проводимо-
сти: εF>Ec /2. Для полупроводников с дырочной проводимостью: p>n, энергия
Ферми сдвинута вниз к валентной зоне.
  Приведем полупроводники n- и р-типа в соприкосновение друг с другом. В
момент установления контакта происходит встречная диффузия основных но-
сителей тока через пограничный слой; при этом дырки и электроны рекомби-
нируют друг с другом.
   Вблизи перехода в n-области положительные ионы донорной примеси, заряд
которых теперь не компенсируется электронами, образуют положительный
пространственный заряд. Соответственно в р-области отрицательные ионы ак-
цепторной примеси, заряд которых теперь не компенсируется дырками, обра-
зуют отрицательный заряд. Таким образом возникает контактная разность по-
тенциалов - потенциальный барьер, препятствующий дальнейшей диффузии
основных носителей.
  Равновесие наступает при такой высоте потенциального барьера, когда поло-
жения уровней Ферми в обеих областях совпадают, как это изображено на
рис.4в. В области n-p перехода возникает слой, обедненный носителями тока.
  Существование обедненного слоя можно понять из рассмотрения рис.4в. В n-
области уровень Ферми располагается далеко от валентной зоны и поблизости
от зоны проводимости. Вероятность заполнения уровней валентной зоны близ-
ка к единице, а вероятность заполнения уровней зоны проводимости заметно
отлична от нуля. В этой области много электронов и мало дырок. В р-области
наблюдается обратная картина. В области n-p перехода уровень Ферми прохо-
дит вдалеке как от валентной зоны, так и от зоны проводимости. Эта область
поэтому бедна как электронами, так и дырками (см. рис.5) и обладает большим
электрическим сопротивлением.




                                       32