2020-06-29
265
Электронно-дырочный переход (сокращенно n—p-переход) является основным элементом большинства полупроводниковых приборов. Он образуется в полупроводниковом кристалле, в котором имеется контакт между областью с электронной проводимостью и областью с дырочной проводимостью. Электронно-дырочный переход и образуется на границе этих областей.
Рисунок 5 – Механизм образования электронно-дырочного перехода
Электронно-дырочным переходом называется обедненный подвижными носителями приграничный слой, образующийся при соединении двух полупроводников разной проводимости
В отсутствие электрического поля свободные электроны и дырки хаотично движутся по кристаллу. В результате такого движения свободные электроны могут сами по себе перейти через p—n-переход в дырочную область, а дырки — в электронную. Электроны, переходя из области n в область p, уносят с собой свой отрицательный заряд из области n. Следовательно, в кристалле область n после ухода электронов зарядится положительно, а область p — наоборот, зарядится отрицательно, так как электроны принесут ей свой отрицательный заряд. Диффундируя в электронную область, дырки несут ей свой положительный заряд, а в дырочной области в результате их ухода возрастает отрицательный заряд.
Рисунок 6 – Запирающее поле электронно-дырочного перехода
Таким образом, в результате диффузии электронов в дырочную область и дырок в электронную пограничная область кристалла электризуется. На границе между областями возникает электрическое поле, получившее название поля электронно-дырочного перехода, которое начинает противодействовать дальнейшей диффузии зарядов, т. е. дырок и свободных электронов. Такое поле называют запирающим полем.
В электронно-дырочном переходе существует динамическое равновесие, при котором небольшой ток, создаваемый неосновными носителями (электронами в р -области и дырками в n -области), течёт к электронно-дырочному переходу и проходит через него под действием контактного поля, а равный по величине ток, создаваемый диффузией основных носителей (электронами в n -области и дырками в р -области), протекает через электронно-дырочный переход в обратном направлении. При этом основным носителям приходится преодолевать контактное поле. Разность потенциалов, возникающая между p- и n -областями из-за наличия контактного поля образует потенциальный барьер, высота которого обычно составляет десятые доли вольта.
Таким образом, через p - n - переход движутся два потока носителей: диффузионный ток основных носителей и дрейфовый ток неосновных носителей, причём каждый из них имеет дырочную и электронную составляющие.
