МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Область на границе двух полупроводников с различными типами электропроводности называется электронно-дырочным или и р-п-переходом. Электронно-дырочный переход обладает несимметричной проводимостью, т. е. имеет нелинейное сопротивление. Работа большинства полупроводниковых приборов (диоды, транзисторы и др.) основана на использовании свойств одного или нескольких п-р-переходов. Рассмотрим более подробно физические процессы в таком переходе.

Электронно-дырочный переход при прямом напряжении

Пусть источник внешнего напряжения подключен положительным полюсом к полупроводнику р-типа (рис. 13.1 а). Такое напряжение, у которого полярность совпадает с полярностью основных носителей, называется прямым. Действие прямого напряжения ипр, вызывающее прямой ток iпр через переход, поясняется потенциальной диаграммой на рис. 13.1, б.

Электрическое поле, создаваемое в п-р-переходе прямым напряжением, действует навстречу полю контактной разности потенциалов. Это показано на рисунке векторами Eк и Eпр. Результирующее поле становится слабее, и разность потенциалов в переходе уменьшается, т. е. высота потенциального барьера понижается, возрастает диффузионный ток, так как большее число носителей может преодолеть пониженный барьер.

а)

б)

Рис. 13.1 Электронно-дырочный переход при прямом напряжении

Ток дрейфа при этом почти не изменяется, так как он зависит главным образом от числа неосновных носителей, попадающих за счет своих тепловых скоростей на п-р-переход из n- и р-областей. Если пренебречь падением напряжения на сопротивлении областей п- и р-, то напряжение на переходе можно считать равным uк - ипр. Для сравнения на рис. 13.1,б штриховой линией повторена потенциальная диаграмма при отсутствии внешнего напряжения.

Как известно, в этом случае токи iдиф и iпр равны и компенсируют друг друга. При прямом напряжении iдиф > iдр и поэтому полный ток через переход, т. е. прямой ток уже не равен нулю:

iпр = iдиф - iдр > 0

Если барьер значительно понижен, то iдиф >> iдр можно считать, что iпр= iдиф прямой ток в переходе является чисто диффузионным.

Введение носителей заряда через пониженный под действием прямого напряжения потенциальный барьер в область, где эти носители являются неосновными, называется инжекцией носителей заряда.

Электронно-дырочный переход при обратном напряжении

Пусть источник внешнего напряжения подключен положительным полюсом к области п, а отрицательным - к области р (рис. 13.2, а). Под действием такого обратного напряжения иобр через переход протекает очень небольшой обратный ток iобр, что объясняется следующим образом. Поле, создаваемое обратным напряжением, складывается с полем контактной разности потенциалов. На рис. 13.2, а это показывают одинаковые направления векторов Eк и Eобр. Результирующее поле усиливается, и высота потенциального барьера теперь равна uк + uобр (рис. 13.2, б). Уже при небольшом повышении барьера диффузионное перемещение основных носителей через переход прекращается, т. е. iлиф = 0, так как собственные скорости носителей недостаточны для преодоления барьера. А ток проводимости остается почти неизменным, поскольку он определяется главным образом числом неосновных носителей, попадающих на n-р-переход из п- и р-областей. Выведение неосновных носителей через п-р-переход ускоряющим электрическим полем, созданным обратным напряжением, называют экстракцией носителей заряда (слово «экстракция» означает «выдергивание, извлечение»).



а)

б)

Рис. 13.2 Электронно-дырочный переход при обратном напряжении

Таким образом, обратный ток ioбp представляет собой ток проводимости, вызванный перемещением неосновных носителей. Обратный ток получается очень небольшим, так как количество основных носителей очень мало.


8235145191324072.html
8235193278346730.html
    PR.RU™