1.2.Электронно – дырочный переход.

Приведем кристаллы n- и р-типов в плотное сопри­косновение и рассмот-рим процессы на границе раздела (рис. 1.5). Сразу после соприкосновения кристаллов начнется диффузия дырок из р-области в n-область и элек­тронов обратно. Встречаясь, электроны и дырки рекомбинируют, при этом вблизи граничной плоскости об­разуются два слоя: слева слой отрицательных ионов, справа — слой положительных ионов. Между двумя разноименно за­ряженными слоями возникает внутреннее эл.поле Е_зап р-п перехода, напряжен­ность кото- рого препятствует диффузии дырок и электронов. При этом из пограничной области вытесняются электроны и дырки. В результате области у границы раз-дела, окажутся обедненными основными носителями эл.зарядов, т.е. в прикон- тактной области образуется тонкий слой, почти лишенный подвижных эл.зарядов и имеющий большое сопротивление – запирающий слой. Для основных носителей эл.зарядов внутреннее электрическое поле Е_зап является тормозящим, для неосновных – ускоряющим.

Е_зап

Р ис.1.5. Распределение ионов и свободных носителей заряда в областях, близ­ких к р-n-переходу.

Под действием напряжен­ности Е_зап неосновн. носители начнут дрейфовать навстречу диффундирующим зарядам - основным носителям, возникает дрейфовый ток - ток проводимости, направленный навстречу току диффузии. Динамическое равновесие наступит при равенстве диффузионного и дрейфового токов, при этом слой l сильно обеднен свободными носителями заряда. Это равновесное состояние р-n-перехода.

П усть к р-n-переходу подключен источник напряжения U.

Рис 1.6. Прямое (а) и обратное (б) включение р-n-перехода.

Включение р-n-перехода в электри-ческую цепь, когда плюс источника подсоеди­нен к области р, а минус — к области n, называется прямым. Включение, при котором к области р подсоединен минус источника, а к области n — плюс, называется обратным.

При пря­мом включении р-n-перехода разность потенциалов на гра­ницах обедненного слоя (по­тенциальный барьер) умень­шается, а при обратном включении увеличивается, что приводит к возрастанию диффузионного тока и уменьшении встречного дрейфового тока. Результирующий ток (прямой) совпадает с диффузионным. Увеличение потенциального барьера приводит к совпадению результирующего тока с дрейфовым(обратный ток).

Т.о., р-n-переход, включенный в прямом направлении, пропускает электрический ток, а включенный в обратном — не пропускает.

В ентильные свойства р-n-перехода отображаются его вольт-амперной характеристикой, представляющей зависимость значения тока от значения напряжения (рис. 1.7). При достижении обратным напряжением некоторого критического значения U_кр обратный ток возрастает. Этот режим называется пробоем р-n-перехода.

Рис.1.7.Вольт-ам­перная характеристика

электронно-дырочного перехода.

Пробой наступает при обратном напряжении, равном напряжению пробоя, величина которого зависит от материала и конструкции прибора. При увеличении обратного напряжения растет напряжен-ность внутреннего поля Е_зап, что увеличивает скорость носителей эл.заряда, создающих обратный ток. Это разрывает ковалентные связи при соударениях и образует добавочные электроны и дырки, увеличивающие обратный ток. При напряжении U_кр число добавочных электронов и дырок увеличивается лавинообразно и обратный ток резко возрастает.