Материал для подготовки к экзамену по основам электроники

1. P-N ПРОВОДИМОСТЬ

Е сли приложить внешнее электрическое поле к полупроводнику, тогда электроны начинают двигаться в обратном направлении с электрическим полем, дырки в одном направлении. Обусловленная электронами проводимость называется н-проводимостью, дырками - п-проводимостью. Значительно большая проводимость у полупроводника с добавками.

Для получения н-проводимости добавляют к четырех валентному полупроводнику пяти валентные добавки или доноры. Одному электрону не хватает места, и он начинает двигаться для получения дополнительной энергии. Добавочный атом меняется на позитивный ион, который отличается от дырки тем, что остается в кристалической решетке недвижимым. В полупроводнике с н-проводимостью большинство зарядоносителей электроны и меньшинство дырки. Для получения п-проводимости добавляется к четырех валентному полупроводнику трёх валентные добавки или акцепторы. Один электрон исчезает и образуется дырка, которая начинает двигаться для получения дополнительной энергии. Добавочный атом меняется на негативный ион, который отличается от электрона тем, что остается в кристалической решетке недвижимым. В полупроводнике с п-проводимостью большинство зарядоносителей дырки и меньшинство электроны.

2.P-N ПЕРЕХОД И ЕГО СВОЙСТВА

П олупроводниковым p-n- переходом называют тонкий слой, образующийся в месте контакта двух областей полупроводников акцепторного и донорного типов . Обе области полупроводника, изображенные на рисунке, электрически нейтральны, поскольку как сам материал полупроводника, так и примеси электрически нейтральны. Отличия этих областей - в том, что левая из них содержит свободно перемещающиеся дырки, а правая свободно перемещающиеся электроны.

НЕПОДКЛЮЧЁННЫЙ P-N ПЕРЕХОД

Созданная специальным техническим процессом разделительная граница между полупроводниками с п-проводимостью и н-проводимостью называется пн-переходом. Если концентрация электронов и дырок в какой-либо части перехода различная, тогда электроны перемещаются из н-полупроводника к п-полупроводнику и дырки наоборот. Образуется дифузионный ток, направленный в сторону движения дырок. Из-за дифузии образуются ионы, которые концентрируются в очень тонкий пласт. В этом пласте отсутствуют движущиеся носители зарядов и поэтому сопротивление пласта большое. Он называется преградительным пластом. Из-за разности потенциалов в переходе образуется электрическое поле Епн, которое препятствует дифузии. В тоже время Епн облегчает меньшинству зарядоносителей проходить через переход. Образованный меньшинством зарядоносителей ток называется дрейфующим током.

ПОДКЛЮЧЁННЫЙ НАПРЯМУЮ P-N ПЕРЕХОД

Если подсоединить на клеммы внешний источник питания так, чтобы плюс был направлен к п-полупроводнику, а минус к н-полупроводнику, тогда образуется направленное в другую сторону от Епн электрическое поле Е. Большинство зарядоносителей проходит через переход и производят сравнительно большой ток. Ток, образуемый этими зарядоносителями, называется прямым током, напряжение - прямым напряжением.

ОБРАТНО ПОДКЛЮЧЁННЫЙ P-N ПЕРЕХОД

У перехода есть выпрямляющее свойство: высокий ток и маленькое сопротивление и наоборот.

Если соединить переход с внешним источником питания так, чтобы плюс был направлен к н-полупроводнику и минус к п-проводнику, тогда образуется направленное в направлении Епн электрическое поле Е. Большинство зарядоносители двигаются в сторону клемм источника напряжения и делают заградительный пласт меньше. Сопротивление пласта и разница потенциалов увеличиваются. Меньшинство зарядоносителей проходят через переход и делают ток, который называется обратным током. Приложенное напряжение называется обратным напряжением. Зарядоносителей мало, поэтому ток очень маленький и почти не зависит от приложенного напряжения.

Выпрямляющее свойство пн-перехода состоит в том, что при прямом подключении сопротивление перехода маленькое, и переход хорошо проводит ток. При обратном подключении сопротивление большое, и переход почти не проводит ток.

ГРАФИК