Контрольные вопросы:

 

1.     Что такое электрический переход? Какие переходы называют гомогенными, гетерогенными?

2.     От чего зависит контактная разность потенциалов?

3.     Объясните понятие «диффузия». Чему равны коэффициенты диффузии электронных и дырочных газов?

4.     Как влияют на ширину равновесного p-n-перехода внешние факторы?

5.     Напишите и объясните уравнение непрерывности.

6.     Нарисуйте схему включения p-n-перехода во внешнюю цепь. Поясните ее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лекция 8. Нарушение равновесия в p-n-переходе.

 

8.1. Концептуальная диаграмма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.2. Условия нарушения равновесия в переходе

 

Равновесие в переходе основано на численном равенстве силы внутреннего электрического поля, действующей на любые элементы объемов электронного и дырочного газов и, силы, обусловленной перепадом парциальных давлений этих газов. Отсюда следует, что равновесие в переходе может быть нарушено либо путем изменения напряженности поля в переходе, либо путем изменения концентрации СНЗ, значению которой пропорциональны парциальные давления.

          Концентрация СНЗ как в переходе, так и в прилегающих к нему областях полупроводника, может быть изменена, например, путем облучения полупроводника светом подходящей длины волны или путем любого другого воздействия, изменяющего скорость генерации (рекомбинации) свободных носителей заряда в этих областях. Она может быть изменена также путем принудительного введения (инжекции) в переход или, наоборот, путем принудительного извлечения (экстракции) из перехода СНЗ.

          Напряженность поля в переходе может быть изменена путем приложения к переходу внешнего напряжения. Разность потенциалов на границах p-n перехода при этом или уменьшается, или возрастает, в зависимости от полярности приложенного напряжения. Если разность потенциалов на границах перехода уменьшается, то включение перехода называется прямым, если же она увеличивается, то включение называют обратным.

          Концентрация СНЗ и напряженность поля - величины, связанные между собой и, поэтому, независимо от того на какую из них непосредственно воздействует внешний фактор, изменяться будут обе эти величины. Напряженность поля и разность потенциалов на переходе становятся отличными от своих равновесных значений, и в переходе, как и в прилегающих к нему областях, появляются избыточные или неравновесные СНЗ.

          Независимо от причины, вызывающей нарушение равновесия в переходе, силы, действующие на каждый из газов, оказываются не скомпенсированными, и газы приходят в движение. В переходе возникает электрический ток, если внешняя цепь перехода замкнута, или на внешних выводах контактирующих полупроводников устанавливается некоторое напряжение, если эта цепь разомкнута (термоЭДС, фотоЭДС и т.д.).

          Действие большой группы электропреобразовательных полупроводниковых приборов основано на инициировании электрического тока в p-n переходах путем приложения к ним внешнего напряжения.

          Действие фотоэлектрических полупроводниковых приборов основано на инициировании в переходе электрического тока (фотоЭДС) электромагнитным излучением (световым потоком).