Слайд № 7

Электронно-дырочный переход, или n-p-переход, или р-n-переход – это область на границе двух полупроводников один из которых имеет дырочную, а другой – электронную электропроводность.

При отсутствии приложенного к переходу напряжения носители заряда перемещаются из областей с более высокой концентрацией в области с более низкой концентрацией — из полупроводника n-типа в полупроводник p-типа перемещаются электроны, а в обратном направлении дырки.

В результате этих перемещений по обе стороны границы раздела возникают области с объемным зарядом, а между этими областями возникает контактная разность потенциалов. Эта разность потенциалов образует потенциальный барьер, что препятствует дальнейшему переходу носителей через барьер. Высота барьера (контактная разность потенциалов) зависит от концентрации примесей, и для германия составляет обычно 0,3-0,4 В, доходя до 0,7 В. В установившемся режиме ток через переход отсутствует, поскольку p-n-переход обладает большим сопротивлением в сравнении с остальными областями полупроводников, и образовавшийся слой называют запирающим.

Если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение, то, в зависимости от его полярности, переход поведет себя по-разному.

Протекание через переход прямого тока

Если к полупроводнику p-типа приложить «плюс» источника напряжения, то создаваемое источником поле действует противоположно полю контактной разности потенциалов, суммарное поле уменьшается, снижается высота потенциального барьера, и его преодолевает большее число носителей. Через переход начинает протекать ток, называемый прямым. Одновременно уменьшается толщина защитного слоя и его электрическое сопротивление. В этом случае говорят, что р-n-переход открыт.

Для возникновения существенного прямого тока к переходу достаточно приложить напряжение, сравнимое с высотой барьера в отсутствие приложенного напряжения, т.е. в десятые доли вольта, а при еще большем напряжении сопротивление запирающего слоя станет близким к нулю.

Протекание через переход обратного тока

Если же приложить к p-полупроводнику «минус» источника напряжения, поле внешнего напряжения будет складываться с полем контактной разности потенциалов. Высота потенциального барьера увеличивается, что затруднит диффузию основных носителей через переход, и ток через переход, называемый «обратным», окажется небольшим. Запирающий слой становится толще, его электрическое сопротивление возрастает, р-n-переход закрыт.

Выпрямляющие свойства электронно-дырочных переходов используются в диодах разной мощности и назначения — для выпрямления переменного тока в силовых блоках питания и слабых сигналов в устройствах различного назначения.

4. Полупроводниковые диоды

4.1. Основные положения. Конструктивные особенности. Слайд № 8

Полупроводниковый диод представляет собой двухслойную структуру, которая образуется в одном кристалле германия или кремния. Один слой имеет электропроводность n-типа, другой р-типа. Эти слои разделены запирающим слоем, или р-n-переходом (или электронно-дырочным переходом).

Полупроводниковый диод – прибор с одним p-n-переходом, расположенный на границе раздела двух полупроводников с различными типами проводимости (электронной n и дырочной р), и имеющий два вывода, которые называются анодом А и катодом К.

В зависимости от мощности и назначения диода толщина электронно-дырочного перехода может находиться в пределах от 100 нанометров до 1 микрометра.