24. Процеси на р-n - переході при відсутності зовнішньої напруги. Утворення запірного шару і електричного поля в ньому.

Під час розгляду теоретичної ВАХ гомопереходу не враховувалися термогенерація носіїв у запірному шарі, поверхневі струми витоку, падіння напруги на опорах нейтральних областей напівпровідників, а також явище пробою при певних зворотних напругах. Тому ВАХ реального переходу істотно відрізняється від теоретичної. При малих прямих струмах реальна і теоретична ВАХ збігаються. При збільшенні прямого струму внаслідок падіння напруги на розподіленому опорі r₁ нейтральних областей напруга на переході зменшується порівняно із зовнішньою напругою: U_p-n<U.

Отже, пряма гілка реальної ВАХ переходу проходить нижче від теоретичної

де Ir₁ - падіння напруги на розподіленому опорі r₁.

При U=U_k запірний шар практично зникає і ВАХ при подальшому збільшенні напруги має лінійний характер, як на активному опорі.

На величину струму, що протікає через pn перехід, включений у зворотному напрямі, впливає явище генерації носіїв. При зовнішній напрузі U=0 між процесами гене­рації та рекомбінації у переході встановлюється рівновага. При U=U_зв генеровані в переході дірки та електрони виштовхуються з нього електричним полем.

Це приводить до виникнення додаткового струму генерації I_ген, який за напрямом збігається зі зворотним струмом. При n_n0=p_p0, _n=_p=₀, L_n=L_p=L₀ справедливе відношення =

З формули випливає, що відносна роль генераційної складової зворотного струму зростає зі зменшенням власної концентрації електронів n_i, тобто зі збільшенням ширини забороненої зони, та зменшується при зростанні концентрації домішок n_n0=N_D.

25. Контактна різниця потенціалів на р-n - переході. Розподіл напруженості поля та потенціалу. Ширина збідненої області.

• Існування контактного (внутрiшнього) поля на р-n - переходi приводить до того, що енергія електронів зростає в р-областi, а енергія дірок - в n-областi. Внаслідок цього бiля р-n - переходу відбувається викривлення енергетичних зон напiвпровiдника (зони провiдностi i валентної) i виникають потенцiальнi бар'єри як для електронів, так i для дірок.

• Електричне поле, гальмує рух основних носіїв через  перехід, але викликає рух через нього неосновних носіїв (дірок з n-області, електронів з р-області). Інакше кажучи, дифузійне поле переходу приводить до виникнення дрейфового струму неосновних носіїв, протилежного дифузійному струмові основних носіїв. Явище виведення носіїв заряду з області, де вони є неосновними, через  перехід під дією прискорюючого електричного поля називають екстракцією.

• З появою дифузійного поля між n - та р-областями виникає різниця потенціалів, яку називають контактною.

• Враховуючи, що E_диф=- де U_k – контактна різниця потенціалів. Визначимо загальну густину дрейфового струму через межу поділу р- та n-областей:

• У стані теплової рівноваги при чим більша кількість основних носіїв залишатиме власні області, тим більша кількість неосновних носіїв буде екстрагувати через перехід під дією дифузійного поля до областей, де вони стають основними. Отже, у відповідних областях системи двох напів­провідників створюватимуться постійні рівноважні концентрації: дірок та електронів у р-області, електронів та дірок у n-області.

• Дифузійний та дрейфовий струми в означеному режимі будуть компенсу­вати один одного, тобто j_диф + j_др=0.

Це означає, що при зовнішній напрузі U=0 струм через  перехід не проходить.