а) б)

Рис. 9.9. Зонная структура гетероперехода между полупроводниками одного типа проводимости (а) и гомоперехода (б)

Применение гетеропереходов позволяет значительно повысить потенциальный барьер для неосновных показателей, что позволяет создавать приборы с повышенным быстродействием.

Контрольные вопросы

1.Электронно-дырочный переход создан в полупроводнике с резко

различающимися удельными сопротивлениями электронной и дырочной областей. В какой области, в основном, сосредоточен переход?

2.Какой переход будет более резким: полученный сплавлением или диффузией примесей?

3.Чем определяется и от каких факторов зависит концентрация неосновных носителей заряда на границах n-р перехода?

4.Можно ли измерить вольтметром контактную разность потенциалов n-р перехода? Почему?

5.Концентрация примесей в электронной области на три порядка выше концентрации примесей в дырочной области. Какими носителями будет обусловлен прямой и обратный токи через электронно-дырочный переход?

6.Как изменяется средняя напряженность электрического поля в равновесном n-р переходе при увеличении концентрации примесей в обеих областях?

7.Объясните, возможна ли ситуация, когда в n-р переходе высота потенциального барьера U0 превышает ширину запрещенной зоны?

8.При каких условиях возможно образование омического перехода между металлом и полупроводником?

9.Может ли переход состоять из двух областей с одинаковым типом проводимости?

175

10.Почему и при каких условиях на гетеропереходе может происходить выпрямление без инжекции неосновных носителей заряда?

ЗАДАЧИ И ЗАДАНИЯ для практических занятий и самостоятельной работы

1.Кремниевый n–р переход, находящийся при комнатной температуре, имеет концентрацию примесей NA = 1024 м–3, ND = 1022 м–3. Вычислите: высоту потенциального барьера φк, максимальное значение внешнего напряжения, при котором ещё сохраняется низкий уровень инжекции. Известно, что ni = 1,48.1022 м–3.

2. Как изменяется величина контактной разности потенциалов

n-p перехода в кремнии при изменении температуры с 300 К до 400 К? Концентрации основных носителей nn = 1012 см–3 и pp = 1015 см–3.

3.Лавинный пробой в кремниевом диоде происходит, когда

напряжённость электрического поля достигает 250 кВ/см. Вычислите

напряжение пробоя при следующих исходных данных: NА = 1019 см–3,

ND = 1014 см–3, Ln = 90 мкм, Lр = 10 мкм.

4.Определить равновесную ширину n-р перехода (d0) в германии, если

контактная разность потенциалов φк = 0,42 В, удельное сопротивление электронной области ρn = 0,01 Ом.см, а дырочный ρр = 10 Ом.см.

5.Найти величину контактной разности потенциалов n-p перехода в

германии при комнатной температуре, зная, что удельная электропроводность электронной области 31,2 См/м, а дырочной 225 См/м. Насколько изменится ее величина, если температура увеличится до 400 К.

6.Ширина n-р перехода в германии при приложенном обратном напряжении Uобр. = –20 B имеет величину d = 1,9.10–4 см. Определить равновесную ширину перехода d0, если контактная разность потенциалов φк = 0,4 B.

область легирована значительно сильнее. Значением φк пренебречь по сравнению c Uобр.

10.Найти отношение плотностей тока основных и неосновных носителей в

p-области германиевого диода при комнатной температуре и 450 К. Контактная разность потенциалов φк = 0,62 В, ND = NА = 1015 см–3.

176

11. Кремниевый n-р переход имеет следующие данные: ширина перехода

поперечного сечения перехода S = 10–4 см2, длина областей ln = 10–4 см, lp = 10–3 см, коэффициенты диффузии неосновных носителей Dр = 8 см2/с, Dn = 25 см2/с, концентрация собственных носителей заряда ni =1,5.1010 см–3. Определить: обратный ток насыщения I0, прямой ток Iпр и падение напряжения на объемах р- и n-областей при прямом напряжении равном 0,65 В.

12.Найти плотность тока насыщения n-p перехода в Si при 300 К, если удельное сопротивление n-области 50 Ом·см, а р-области 10 Ом·см. Диффузионная длина электронов 0,05 см, а дырок 0,03 см.

177