1 10. Энергетическая зонная диаграм-

ма р-л-перехода при обратном смещении (а), структура р-л-перехода (б), распреде- ление потенциала р-л-перехода (в)

тели заряда вследствие диффузии начнут двигаться к границе р-п- перехода, компенсируя убыль зарядов и создавая электрический ток. При малых значениях обратного напряжения кроме этого тока через переход движутся основные носители заряда, вызывая противополож­но направленный ток Гт = Irt~^u/VT. Результирующий ток р-п-пере­хода

i^l'T-lT^lA^¹^ - 1).

(1.20)

Таким образом, тепловой ток, вызванный неосновными носителями заряда, и в этом случае остается неизменным, а ток, вызванный диф­фузией основных носителей заряда, уменьшается по экспоненциаль­ному закону. При |U|, равном нескольким ф_Г (ф_Г = 25 мВ при Т == 300 К), током основных носителей заряда можно пренебречь. Значение обратного тока не будет зависеть от обратного напряжения, приложенного к р-п-переходу. Поэтому тепловой ток 7г и в этом слу­чае называют обратным током насыщения или просто обратным током. Эго объясняется тем, что все неосновные носители заряда, генерируе­мые в объеме, ограниченном диффузионной длиной и площадью р-п- перехода, участвуют в движении через р-п-переход. Энергетическая диаграмма р-п-перехода, смещенного в обратном направлении, по­казана на рис. 1.10, а. По расположению квазиуровней Ферми для неосновных носителей заряда видно, что их концентрация на грани­цах р-п-перехода мала, а в объеме полупроводника совпадает с рав­новесной.

Итак, идеализированный р-п-переход обладает вентильными свойствами. При приложении к нему напряжения, смещающего р-п-переход в прямом направ­лении, протекает ток, который при увеличении напряжения увеличивается по экс­поненциальному закону. Если приложить напряжение, смещающее р-л-переход в обратном направлении, то сопротивление его возрастет. В цепи протекает ма- лый^:тепловой ток, который не зависит от приложенного напряжения и увели­чивается по экспоненциальному закону при увеличении температуры.

Переходы p-i-, n-i-, р⁺-р-, я+-л-типов. Кроме р-п-переходов встре­чаются и другие типы переходов. Это связано с наличием в некоторых полупроводниках областей, концентрации носителей заряда в кото­рых существенно различны. Можно, например, получить полупровод­ник, в одной области которого электропроводность собственная (0, а в другой — примесная (р или п). Переход между этими двумя об­ластями носит название p-i- или n-i-перехода. Если в одном из слоев концентрация основных носителей заряда намного выше (п+, р⁺), чем в другой области с однотипной электропроводностью, то возни­кают п⁺-п- или р+-п-переходы. При контакте собственного и примес­ного полупроводников (р_р > pi и п_п> п^ из-за разности концент­раций носителей заряда возникает диффузия дырок в собственный полуйроводник i-типа и электронов в полупроводник p-типа. Появ­ляется разность потенциалов, образованная областью с нескомпен- сированными отрицательно заряженными ионами акцепторных при­месей и дырками в полупроводнике с собственной электропроводно­стью. Однако эта разность потенциалов значительно меньше, чем в р-п-переходе, и слой, обедненный носителями заряда, простирается большей частью в область собственного полупроводника.

Наличие высокоомной области в полупроводнике с собственной относительно малой электропроводностью приводит к тому, что на переходе падает только часть приложенного напряжения, и вен­тильные свойства у p-i- и n-i-переходов выражены значительно сла­бее, чем у р-п-переходов. При приложении к нему обратного напря­жения обратный ток оказывается больше, чем в р-п-переходе. При прямом смещении p-i- и п (-переходов прямой ток меньше, чем вр-п-переходе, и незначительно зависит от приложенного напря­жения.

На основе p-i- и n-f-переходов создают полупроводниковые при­боры, допускающие подключение высоких обратных напряжений. В обычном р-и-переходе подключение высокого напряжения может создать в нем настолько высокую напряженность электрического поля, что наступит электрический пробой последнего. Если области р и п разделить высокоомным слоем с собственной электропроводно­стью, то напряженность поля в переходе существенно снизится при том же значении потенциального барьера. Такой p-i-n-переход бу­дет иметь как бы ступенчатое изменение контактной разности потен­циалов и концентрации примесей.

Аналогичная картина получится при контакте двух полупровод­ников с электропроводностью одного типа, имеющих разную концен­трацию примесей. Высота потенциального барьера при этом будет ниже, чем в p-i-переходе, так как разность в положениях уровней Ферми (ф^ — ф_Рр) и (ф?_п — фл_п) будет меньше, чем (фр_р — ф_Р|) и (фг_п — фг₍). Эти переходы имеют некоторую асимметрию электро­проводности, но практически не обладают вентильными свойствами. Соответственно в них практически отсутствует инжекция неоснов­ных носителей заряда в высокоомную область.