Электронно-дырочный переход
p-n – переходы образуются при контакте двух п/п с различной проводимостью. P-n – переходы могут создаваться либо сплавлением двух кристаллов одного и того же типа с различной проводимостью (диффузия), либо путём введения с поверхности акцепторных или донорных примесей (ионоипмлантация).
Данными способами осуществляется идеальный контакт двух п/п с различной проводимостью, но с одинаковой по величине запрещёнными зонами.
P-n – переходы бывают:
Симметричные (концентрация носителей в p- и n-областях одинакова);
Несимметричные (разная концентрация носителей в этих областях)
Могут быть р-n – переходы, у которых имеется градиент концентрации носителей.
Симметричные переходы могут быть:
Резкими (переходная область невелика);
Плавными (переходная область значительно больше);
P-p+ и n-n+ (переход образован п/п одного типа, но с разными концентрациями примесей);
P-i и n-i – переходы (образованы примесным и собственным п/п);
P-i-n;
Переходы, образованные при контакте металла с п/п.
Физические процессы в симметричном р-n – переходе
Симметричность перехода обусловлена равенством концентраций основных и неосновных носителей в обоих п/п, создающих р-n – переход.
Nn=Pp - основные носители
Pn=Np - неосновные носители.
При соприкосновении п/п p– и n– типов градиенты концентрации электронов и дырок на границе будут отличны от 0.
dN/dX>0
dP/dX>0
Существование градиента плотности частиц будет вызывать диффузионный поток в сторону меньшей концентрации. Это движение не связано со взаимным отталкиванием одноименно заряженных частиц или взаимным притяжением электронов и дырок. Причиной движения частиц является только различная их концентрация по обе стороны от границы.
EК
W
p eφ0p
n W,E p
eφк n X
0
x eφ0p
З
П ЗП eφ0n WА WФ
WД WФ
З
С ЗС N,P 2L
W
А
WФ
Pp
NP
PN
NN
В З ВЗ X
φ
eφк
= eφ0p
- eφ0n
X
E
X
В результате ухода электронов в полупроводнике n-типа возникает область повышенной концентрации положительных неподвижных зарядов, поскольку вблизи границы остаются ионы. Это область, обеднённая электронами.
В полупроводнике p-типа в результате ухода дырок возникает область повышенной концентрации отрицательных зарядов, т.е. область, обеднённая дырками.
Двойной слой электрических зарядов по обе стороны границы разделения создаётся за счёт разности потенциалов К и ЕК.
Таким образом, в приконтактной области р-n – перехода образуется слой, обедненный основными носителями и имеющий пониженную электропроводность. Он называется запирающим.
Вектор ЕК направлен так, что препятствует диффузионному движению основных носителей.
Поле ЕК ускоряет неосновные носители. Под его влиянием дырки легко перемещаются из n-п/п в p-п/п, а электроны – в обратном направлении.
Движение неосновных носителей образует дрейфовый ток, направленный навстречу диффузионному току.
Возникновение и развитие поля ЕК, а вместе с ним и дрейфового тока будет происходить, пока не установится динамическое равновесие.