Дырочные полупроводники (р-типа)
Термин «p-тип» происходит от слова «positive», обозначающего положительный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников, кроме примесной основы, характеризуется дырочной природой проводимости. В четырехвалентный полупроводник (например, в кремний) добавляют небольшое количество атомов трехвалентного элемента (например, индия). Каждый атом примеси устанавливает ковалентную связь с тремя соседними атомами кремния. Для установки связи с четвертым атомом кремния у атома индия нет валентного электрона, поэтому он захватывает валентный электрон из ковалентной связи между соседними атомами кремния и становится отрицательно заряженным ионом, вследствие чего образуется дырка. Примеси, которые добавляют в полупроводники, вследствие чего они превращаются в полупроводники p-типа, называются акцепторными.
p-n-переход
p-n-перехо́д (электронно-дырочный переход) - (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный) - слой с пониженной электропроводностью, образующийся на границе полупроводниковых областей с электронной (n-область) и дырочной (р-область) проводимостью.
Различают гомопереход, получающийся в результате изменяющегося в пространстве легирования донорной и акцепторной примесями одного и того же полупроводника. и гетеропереход, в котороом р-область и n-область принадлежат разл. полупроводникам. Термин p-n-перехо́д, как правило, применяют к гомопереходам.
Зоной p-n перехода - область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной n к дырочной p.
Электронно-дырочный переход может быть создан различными путями:
в объёме одного и того же полупроводникового материала, легированного в одной части донорной примесью (n-область), а в другой — акцепторной (p-область) (гомопереход);
на границе двух различных полупроводников с разными типами проводимости (гетеропереход).
Если p-n-переход получают вплавлением примесей в монокристаллический полупроводник, то переход от n- к р-области происходит скачком (резкий переход). Если используется диффузия примесей, то образуется плавный переход.
Процесс проводимости в p-n-переходе описывается уравнением непрерывности.
Уравнений непрерывности,
Уравнений непрерывности в общем выражает идею непрерывного изменения некоторой величины. Уравнения непрерывности -одна из форм законов сохранения.
В электродинамике уравнение непрерывности утверждает, что дивергенция плотности тока равна изменению плотности заряда со знаком минус,
Дивергенция — это дифференциальный оператор на векторном поле, характеризующий поток данного поля через поверхность малой окрестности каждой внутренней точки области определения поля.
Оператор дивергенции,
применённый к полю
,
обозначают как
или
.
С точки зрения физики, дивергенция векторного поля является показателем того, в какой степени данная точка пространства является источником или стоком этого поля:
—
точка поля является
источником;
—
точка поля является
стоком;
—
стоков и источников
нет, либо они компенсируют друг друга.
Например, если в качестве векторного поля взять совокупность направлений наискорейшего спуска на земной поверхности, то дивергенция покажет местоположение вершин и впадин, причём на вершинах дивергенция будет положительна (направления спуска расходятся от вершин), а на впадинах отрицательная (ко впадинам направления спуска сходятся).
Плотность тока — это движение зарядов. Если заряды уходят из некоторого объёма, то дивергенция плотности тока считается положительной. В обратном случае, при приходе заряда в объем, дивергенция отрицательна.
Иными словами уравнение непрерывности гласит, если заряд уходит из определенного объёма и количество заряда внутри объёма уменьшается, то скорость изменения плотности заряда отрицательна.
Состояния p-n-переход
P-n-переход может находиться в трех состояниях:
состояние равновесия;
с приложенным обратным напряжением
с приложенным прямым напряжением.
Рассмотрим каждое из названных состояний.
