77. Электронно-дырочный переход. Прямое и обратное включение.

Электрический переход между 2-мя областями полупроводника, одна имеет электропроводность n-типа, а другая p-типа, называется Э-Д переходом.

Выделяют симметричные (n=p) и несимметричные переходы (n>p, n<p).

Область полупроводника сильно легированной примесей – эммитер (носителей много), область обедненная носителями – база.

Различают равновесное состояние перехода, когда к переходу не приложено внешнее электрическое поле. На границе существует градиент концентрации. В результате диффузии, носители двигаются навстречу др. др. По обе стороны перехода возникают объемные заряды противоположных знаков. Причем «-» заряд в p-области возникает за счет того, что от туда ушли дырки. Между объемными зарядами возникает контактная разность потенциалов. Одновременно с диффузией происходит обратное перемещение под действием электрического поля. При постоянной температуре p-n переход находиться в состоянии динамического равновесия, т.е. диф. и дрейф. токи равны – полный ток через переход = 0. В результате этого в средней части образуется обедненный носителями слой (запирающий слой).

Э-Д переход при прямом напряжении.

Прямое напряжение – это когда «+» полюс внешнего напряжения подключен к p-области, а «-» к n-области.

Эл. поле, созданное в p-n переходе прямым напряжением действует навстречу полю контактной разности потенциалов. Результирующее поле становиться меньше, возрастает диффузионный ток из-за сгижения потенциального барьера, ток дрейфа при этом почти не изменяется, т.к. обусловлен, в основном, движением неосновных носителей. При достаточном значении прямого напряжения можно считать, что прямой ток через переход является диффузионным. При прямом напряжении не только уменьшается потенциальный барьер, но и понижается толщина запирающего слоя и сопротивление его в прямом направлении малым. Обычно, введение носителей заряда через пониженный потенциальный барьер в область, где эти носители являются неосновными – инжекцией носителей заряда.

Т.к. высота барьера составляет десятые доли, то небольшое прямое напряжение позволяет получить полное преобладание прямого тока.

Э-Д переход при обратном напряжении

Эл. поле, создаваемое обратным напряжением, складывается с полем контактной разности потенциалов, соответственно потенциальный барьер возрастает и это ведет к прекращению диф. тока через переход. Через переход будет протекать только дрейф. ток, который остается почти неизменным. Т.е. обратный ток вызван перемещением несоновных носителей, т.к. неос. носителей мало, то и ток небольшой, а сопротивление запирающего слоя велико. Увеличивается ширина запирающего слоя, т.к. обратное напряжение как бы выталкивает носителей заряда из области перехода. И при сравнительно небольшом напряжении обратный ток становиться практически постоянным и зависит только от температуры.

При увеличении обратного напряжения на p-n переходе свободные e-ны, ускоренные эл. полем приобретают энергию достаточную для того, чтобы при соударении с атомами кристалла решетки выбить дополнительные e-ны. Это приводит к резкому увеличению тока – лавинный пробой, в результате p-n переход может быть разрушен.