6. Нарисуйте зонные диаграммы полупроводников p-типа и n-типа. Зонную диаграмму p-n-перехода. Объясните их.

Уровень Ферми в полупроводниках р-типа при 0 К Е_F0 располагается посередине между потолком валентной зоны и акцепторным уровнем. Сплошная кривая показывает его смещение с температурой. При температурах, при которых примесные атомы оказываются полностью истощенными и увеличение концентрации носителей происходит за счет возбуждения собственных носителей, уровень Ферми располагается посередине запрещенной зоны, как в собственном полупроводнике.

                   

Наличие примесных уровней в полупроводниках существенно изменяет положение уровня Ферми Е_F. Расчеты показывают, что в случае полупроводников n-типа уровень Ферми Е_F0 при 0 К расположен посередине между дном зоны проводимости и донорным уровнем.

                          

 

С повышением температуры все большее число электронов переходит из донорных состояний в зону проводимости, но, помимо этого, возрастает и число тепловых флуктуации, способных возбуждать электроны из валентной зоны и перебрасывать их через запрещенную зону энергий. Поэтому при высоких температурах уровень Ферми имеет тенденцию смещаться вниз (сплошная кривая) к своему предельному положению в центре запрещенной зоны, характерному для собственного полупроводника.

Для перехода основных носителей через p-n – переход существует энергетический барьер. Если приложить разность потенциалов: к n – области «минус», а к p - области «плюс» (т.е. включить диод в прямом направлении), то внешнее электрическое, направленное против электрического поля пространственного заряда, будет способствовать переходу основных носителей через барьер, через диод течет прямой ток.

7. Чем обусловлен обратный ток полупроводникового диода?

При включении диода в запорном направлении («плюс» к n – области) в дополнение к барьеру собственно p-n – перехода движению основных носителей будет препятствовать еще и внешнее электрическое поле. Но ничего не будет препятствовать движению неосновных носителей: дырок из n-области и электронов из p – области. Обратный ток p-n – перехода – это ток неосновных носителей.

8. Почему в данной работе исследуемый диод нужно включать в запорном направлении?

Чтобы измерить обратный ток.