48. Полупроводники. Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость полупроводников. P- n – переход. Запирающий слой. Вольт- амперная характеристика полупроводникового диода.

Полупроводни́к — материал, который по своей удельной проводимости занимает промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличается от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и воздействия различных видов излучения. Основным свойством полупроводника является увеличение электрической проводимости с ростом температуры.^[1]

СОБСТВЕННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ - проводимость полупроводника, обусловленная электронами, возбуждёнными из валентной зоны в зону проводимости и дырками, образовавшимися в валентной зоне. Концентрации n_i таких (зонных) электронов н дырок равны, и их можно выразить через эфф. плотности состояний в зоне проводимости (N_c)и в валентной зоне (N_v), ширину запрещённой зоны и абс. темп-ру Т:

Т. к. проводимость полупроводника пропорциональна концентрации свободных носителей заряда и их подвижности , то в пренебрежении слабыми степенными зависимостями N_c, N_vи от темп-ры для собств. полупроводников можно получить соотношение:

При наличии примесей, обусловливающих примесную проводимость полупроводника, С. п. можно наблюдать в диапазоне изменения темп-ры полупроводника, в к-ром зависимость линейна. Лит. см. при ст. Полупроводники. И. Л. Бейиихес.

Примесная проводимость полупроводников — электрическая проводимость, обусловленная наличием в полупроводнике донорных или акцепторных примесей.

Примесная проводимость, как правило, намного превышает собственную, и поэтому электрические свойства полупроводников определяются типом и количеством введенных в него легирующих примесей.

ЗАПИРАЮЩИЙ СЛОЙ - тонкий слой на границе контакта полупроводника с металлом или на границе раздела областей с различными типами проводимости, обладающий свойствами односторонней проводимости. При образовании контакта разнородных материалов часть электронов из области с проводимостью n-типа переходит в область p-типа, а часть дырок из p-области переходит в n-область. Это приводит к появлению контактной разности потенциалов и электрического поля, направленного от n-области к p-области. Слой, в котором действует электрическое поле, лишается носителей заряда (электроны выталкиваются этим полем в n-область, а дырки в p-область) и приобретает высокое электрическое сопротивление. Запирающий слой обладает рядом ценных свойств, используемых в разнообразных полупроводниковых приборах.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Вольт-амперная характеристика описывает поведение двухполюсника на постоянном токе. Чаще всего рассматривают ВАХ нелинейных элементов (степень нелинейности определяется коэффициентом нелинейности ), поскольку для линейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию и не представляет особого интереса.

Характерные примеры элементов, обладающих существенно нелинейной ВАХ: диод, динистор, стабилитрон.

Для трехполюсных элементов (таких, как транзистор, тиристор или ламповый триод) часто строят семейства кривых, являющимися ВАХ для двухполюсника при так или иначе заданных параметрах на третьем выводе элемента.

Необходимо отметить, что в реальной схеме, особенно работающей с относительно высокими частотами (близкими к границам рабочего частотного диапазона) для данного устройства реальная зависимость напряжения от времени может пробегать по траекториям, весьма далеким от «идеальной» ВАХ. Чаще всего это связано с емкостью или другими инерционными свойствами элемента.

p-n переход и его свойства.

p-n переход- область объемных зарядов, прилегающая к поверхности контакта p и n слоев.контакт двух полупроводников с разным типом проводимости. Комбинация двух типов проводниковых слоев обладает свойством пропускать ток в одном направлении лучше, чем в другом (прямой и обратный ток, прямое и обратное напряжение).