Физика. Часть 4. Атомная физика. Терлецкий И.А - 48 стр.

    Этот механизм односторонней проводимости p-n перехода можно также
описать с точки зрения зонной теории. На рисунке 2.7            приведена
энергетическая схема n-типа и р-типа полупроводника ( например, германия,
легированного соответственно донорной и акцепторной примесями).
    При контакте двух полупроводников с разным типом проводимости зона
проводимости и валентная зона становятся общими (рис.2.8).

                             p                        n



                    Ec                                      Ec
                                             EF


                                       EF
                    EV                                      EV




        Рис.2.7.Энергетическая схема а) р-типа; б) n-типа полупроводника


    Свободные электроны из n-области переходят в p- область и стремятся
занять там более низкие вакантные уровни в валентной зоне. Уход электронов
из n-области приведет к тому, что она зарядится положительно, а p-область
отрицательно.
    Поскольку потенциальная энергия электронов связана с потенциалом
                             Wп = e ⋅ ϕ = − e ⋅ ϕ ,                        (2.11)
     то потенциал n- области возрастает, а потенциальная энергия электронов
уменьшается. Потенциал p-области, наоборот, уменьшается, а потенциальная
энергия электронов в этой области возрастает. Это приводит к тому, что
энергетические уровни в p-области приподнимаются, а n -области опускаются.
Образовавшийся изгиб уровней на границе p-n перехода показан на
энергетической диаграмме (рис.2.8).
     Этот процесс смещения энергетических уровней, связанный с переходами
электронов из n-области в p-область, прекратится, когда уровни Ферми для
обоих полупроводников выровняются (подобно уровням воды в сообщающихся
сосудах). В результате в общей зоне проводимости между уровнями энергии
дна зоны в p- и n – областях возникает разность энергий, равная eϕк, т.е.
образуется потенциальный барьер для переходов электронов из n- в p-область
(для основных носителей). Величина потенциального барьера eϕк определяется
первоначальной разностью энергий Ферми в обоих полупроводниках n- и
р-типа.

                                        48