Электронно-дырочный переход (p-n-переход)

Электронно-дырочный переход (p-n-переход) – это слой в полупроводниковом материале между двумя областями с различными типами электропроводности (одна может быть металлом).

Получение p-n-перехода.

1. С плавной контакт между двумя полупроводниками разного типа электропроводности. В результате образуется некоторая площадь соприкосновения. Такие переходы могут быть использованы на большие токи (более 10А) и большие обратные напряжения (до 1 кВ).

2. К онтакт между пластинкой полупроводника и металлическим остриём. В результате образуется малая площадь соприкосновения. Такие переходы могут быть использованы на малые токи (n∙10мкА) и малые обратное напряжения (n∙10В).

В n-полупроводнике много электронов, а в p-полупроводнике много дырок и между полупроводниками начинается обмен носителями заряда. При этом оставляя в приконтактной области некомпенсированный заряд ионов (положительный в полупроводнике n-типа и отрицательный в полупроводнике p-типа). Область раздела оказывается обедненной свободными носителя заряда и, не смотря на малую ширину (10^-6-10^-8 м), обладает большим сопротивлением, во много раз больше остальной части полупроводника. В результате образуется местное электрическое поле Е_д, которое препятствует дальнейшему диффузионному потоку носителей заряда.

Работа p-n-перехода.

1. О братное включение. Если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение «+» к n-области, а «-» к p-области, напряжённость внешнего электрического поля Е_вн совпадает с местным. Основные носители будут перемещаться от границы раздела, расширяя область раздела и сопротивление перехода сильно возрастёт. Через p-n-переход будет походить малый обратный ток I_обр,, созданный неосновными носителями.

2. Прямое включение. Если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение «-» к n-области, а «+» к p-области, напряжённость внешнего электрического поля Е_вн не совпадает с местным. Основные носители будут перемещаться к границе раздела, ссужая область раздела и сопротивление перехода резко уменьшается. Через p-n-переход будет походить большой прямой ток I_пр,, созданный основными носителями.

Воль - амперная характеристика (вах) p-n-перехода.

Воль - амперная характеристика (ВАХ) – это зависимость тока проходящего через p-n-переход и внешним напряжением.

1. Э лектрический пробой. Сильное электрическое поле срывает электроны с орбит, образуя дополнительные пары неосновных носителей заряда, и ток в обратном направлении начинает увеличиваться.

2. Лавинный пробой. Разогнавшиеся в электрическом поле электроны способны ионизировать нейтральные атомы, образуя дополнительные пары неосновных носителей, которые также способны к ионизации и т.д. Ток быстро возрастает при малом изменении напряжения.

Электрический и лавинный пробои обратимые.

3. Тепловой пробой. Переход перегревается из-за больших токов и начинается термогенерация электронов. Переход может выгореть, и такой пробой необратим.