Вопрос 12.

Полупроводник р-типа. При введении в собственный полупро­водник трехвалентной акцепторной примеси (например, В, А1, 1п) в нем образуется избыточная концентрация дырок. Атом такой примеси, имея три валентных электрона, образует три парные ковалентные связи, а недостающий четвертый электрон отбирает у соседнего атома полупроводника. При этом на месте оборванной ковалентной связи появляется дырка. На зонной диаграмме дырочного полупроводника появляется акцепторный уровень энергии ЛУ, расположенный в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Интервал энер­гии Ай^д между акцепторным уровнем и потолком валентной зо­ны по сравнению с интервалом энергии запрещенной зоны мал, поэтому валентный электрон покидает валентную зону и перехо­дит на акцепторный уровень, восполняя недостающую ковалентную связь атома примеси. В валентной зоне при этом образуется дырка. В дырочном полупроводнике дырки являются основными, а электроны неосновными носителями заряда.

Вопрос 13.

Электрический переход между областями полупроводника, одна из которых имеет электропроводность р-ти-па, а другая — гс-типа, называют электронно-дырочным или р-п переходом. Как видно из, а, концентрации электронов п и дырок р в направлении х, перпендикулярном границе раздела р- и п-областей, отличаются в 108 раз. Поэтому происходит встречная диффузия основных носителей: дырки из р-области, где их очень много, диффундируют в n-область, где их значительно меньше, а электроны из n-области диффундируют в р-область. В результате в дырочной области образуется пространствен­ный заряд, состоящий из отрицательно заряженных ионов акцеп­торной примеси и электронов «-области. В электронной области образуется пространственный заряд, состоящий из положительно заряженных ионов донорной примеси и дырок р-области. Между этими пространственными зарядами возникает электрическое по­ле напряженностью Ек, а между электронной и ды­рочной областями появляется контактная разность потенциалов 1/к , представляющая собой потенциальный барьер для основных носителей заряда и ограничивающая их встречную диффузию. Зона собственно р-п перехода обладает высоким сопротивле­нием, так как в ней значительно меньше носителей заряда, чем в остальном объеме полупроводника. Эта зона называ­ется запирающим слоем и состоит из двух обедненных носителями заряда слоев, один 1р из которых располагается в дырочной об­ласти, а другой /„ — в электронной. Толщина обедненных слоев определяется концентрацией примесей в соответствующих облас­тях. Чем выше концентрация примесей, тем тоньше обедненный слой. При одинаковых концентрациях примесей /р=/п образуется симметричный р-п переход. Обычно используют несимметричные р-п переходы, в которых /р>/„ или /р</„. Несимметричный р-п переход расположен, главным образом, в той области полупро­водника, где концентрация примеси меньше.

Вопрос 14.

Для включения р-п перехода в прямом направлении внешний источник напряжения со­чиняют положительным полюсом с выводом от р-области, а от­рицательным — с выводом от n-области. При этом уменьшаются потенциальный барьер (Ук', ширина перехода /пр и напряженность поля запирающего слоя Е'к = Ек—Епр . В переход с двух сторон начинают поступать электроны и дырки диффузион­ного тока, вследствие чего сопротивление запирающего слоя уменьшается.