Электронно-дырочный переход, свойства

Электронно-дырочный переход (или n–p-переход) – это граница соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости.

В полупроводнике n -типа, как рассмотрено выше, основными носителями свободного заряда являются электроны; их концентрация значительно превышает концентрацию дырок (n_n >> n_p), а в полупроводнике p -типа основными носителями являются дырки (n_p >> n_n). При контакте двух полупроводников n - и p -типов начинается процесс диффузии: дырки из p -области переходят в n -область, а электроны, наоборот, из n -области в p -область. В результате в n -области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В p -области уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу.

Запирающий слой – это пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости.

Запирающий слой обычно достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний. Объемные заряды этого слоя создают между p - и n -областями запирающее напряжение U_з, приблизительно равное 0,35 В для германиевых n – p -переходов и 0,6 В для кремниевых.

n–p-переход обладает свойством односторонней проводимости.

Если полупроводник с n – p -переходом подключен к источнику тока так, что положительный полюс источника соединен с n-областью, а отрицательный – с p -областью, то напряженность поля в запирающем слое возрастает. Дырки в p -области и электроны в n -области будут смещаться от n – p -перехода, увеличивая тем самым концентрации неосновных носителей в запирающем слое. Ток через n – p -переход практически не идет. Напряжение, поданное на n – p -переход в этом случае называют обратным. Весьма незначительный обратный ток обусловлен только собственной проводимостью полупроводниковых материалов, то есть наличием небольшой концентрации свободных электронов в p -области и дырок в n -области.

Если n – p -переход соединить с источником так, чтобы положительный полюс источника был соединен с p-областью, а отрицательный с n-областью, то напряженность электрического поля в запирающем слое будет уменьшаться, что облегчает переход основных носителей через контактный слой. Дырки из p -области и электроны из n -области, двигаясь навстречу друг другу, будут пересекать n – p -переход, создавая ток в прямом направлении. Сила тока через n – p -переход в этом случае будет возрастать при увеличении напряжения источника.