Глава1 напівпровідникові прилади

1.1 Електронно-дірковий перехід

1.1.1 Загальні відомості.

Залежно від провідності електричного струму всі матеріали діляться на діелектрики, провідники й напівпровідників.

Діелектричні матеріали мають великий питомий опір і майже зовсім не проводять електричний струм.

Провідникові матеріали мають малий питомий опір і гарно проводять електричний струм. Напівпровідникові матеріали в чистому виді характеризуються більшим питомим опором і їх можна віднести до класу діелектриків. Провідність напівпровідника обумовлена присутністю домішок - матеріалів з більшою або меншою валентністю в порівнянні з напівпровідником. Найбільше поширення одержали германієві й кремнієві матеріали. Схематичне зображення кристалічних ґрат ідеального провідника на (рис. 1.1,а.).

Між атомами напівпровідника здійснюється ковалентний зв'язок, тобто валентні електрони кожного атома беруть участь в одержанні валентних оболонок інших атомів. При введенні в кристалічні ґрати п’ятивалентного елемента (рисунок 1.1,б), чотири електрони домішки беруть участь у ковалентному зв'язку із сусідніми атомами, а п'ятий електрон уже при температурі вище нуля розриває зв'язок зі своїм атомом і стає вільним електроном, який може брати участь в утворенні електричного струму, а атоми домішок перетворюються в позитивні іони.

Такі домішки називаються донорними, а напівпровідники – n-типу.

При впровадженні в кристалічні ґрати напівпровідника тривалентних елементів (рисунок 1.1,в) при температурі вище нуля відсутній четвертий електрон приєднуються від сусідніх атомів, створюючи негативний іон домішки й відсутність електрона в сусідньому атомі — "дірку". Такі домішки називаються акцепторними, а напівпровідники р-типа.

"Дірка" має позитивний заряд, дорівнює заряду електрона. Такі домішкі називаються акцепторними, а напівпровідники - з дірковою провідністю.

Таблиця 1.1

№ п/п	Особливості	Застосування
1	2	3
1.	Високий питомий опір	У всіх напівпровідникових приладах
2.	Контактна різниця потенціалів
3.	Однобічна провідність	у діодах, транзисторах, тиристорах
4.	Електричний пробій	у стабілітронах
5.	Тунельний пробій	у тунельних і звернених діодах
6.	Випромінююча здатність	у світлодіодах
7.	Чутливість до світлового потоку	у фотодіодах, фототранзисторах, фототиристоpax, елементах сонячних батарей
8.	Залежність прямої напруги від температури (-2мВ/град)	у первинних вимірювальних перетворювачах
9.	Залежність зворотного струму від температури (при збільшенні температури на 10° зворотний струм подвоюється)	у функціональних перетворювачах температури
10	р-n перехід створить перешкоду основним носіям заряду й допомагає переносу крізь перехід неонових носіїв	у біполярних транзисторах
11	Чутливість до механічного впливу	у тензоприладах
12	Чутливість до радіоактивного випромінювання
13	Об'ємна ємність р-n переходу	у варикапах

а) б) в)

Рисунок 1.1 - Схематичне зображення кристалічних ґрат

Електронно-дірковим переходом називають область на границі двох напівпровідників, один із яких має електронну, а інший діркову провідність, у якій відсутні рухливі носії зарядів, тобто має високий питомий опір.

У таблиці 1.1 наведено основні особливості й властивості переходу.