Примесные

11

Электроны в n-полупроводнике или “дырки” в p- полупроводнике называются основными носителями заряда, а носители заряда противоположного знака – неосновными. Работа обширного класса полупроводниковых приборов основывается на использовании

электронно-дырочных переходов - границ раздела областей с противоположными типами проводимости (p-n-переходов), которые создаются

специальными технологическими приемами, позволяющими получать такое распределение примесей, что внутри одного и того же кристалла полупроводника образуются области типа p и n. Через p-n-переход происходит направленная диффузия электронов из n-области в p-область и

“дырок” навстречу. При этом в n-области появляется положительноФизика компьютеровзаряженный2011 Л.А. слой, а в p-

Золоторевич

12

Примесные

Распределение электрических зарядов и электрического поля в области p- перехода

Таким образом, p-n- переход

характеризуется

наличием

барьера и электрического

поля.

Электрические

Полупроводниковый

13

Потенциальный барьер образует одностороннюю проводимость, на чем основано действие полупроводниковых диодов

Полупроводниковый диод:

a) условное графическое обозначение;

б) приложение напряжения к p-n-переходу в прямом направлении;

в) приложениеФизиканапряжениякомпьютеровк2011p-nЛ-.переходуА. в

обратном направленииЗолоторевич

Полупроводниковый диод

14

Полупроводниковый диод – полупроводниковый прибор с двумя выводами, основанный на p-n- переходе, т.е. обладающий односторонней проводимостью.

При приложении положительного напряжения

(+U) к p-n-переходу в прямом направлении сила тока (I) через p-n-переход быстро растет с увеличением напряжения, так как потенциальный барьер невысок и для его снижения достаточны весьма низкие напряжения.

При приложении положительного напряжения к

p-n-переходу в обратном направлении сила тока через p-n-переход уменьшается, так как потенциальный барьер повышается и практически полностью закрывает прохождение через p-n-переход основных носителей. Обратный ток в этом случае

состоит из неосновных носителей, концентрация

Физика компьютеров 2011 Л.А.

которых мала. ПолупроводниковыеЗолоторевич диоды широко

17

Биполярные

В 1948 году фирмой Bell Telephone Labs был изобретен полупроводниковый триод (транзистор).

Полупроводниковый триод (транзистор – от англ. transfer – переносить и resistor - сопротивление) – полупроводниковый прибор с тремя выводами, состоящий из монокристалла полупроводника (германия или кремния), разделенного на три зоны двумя параллельными p-n-переходами (эмиттерным и коллекторным), предназначенный для усиления,

генерирования и других преобразований электрических сигналов. Транзистор разделен на три следующие зоны: эмиттер, базу и

коллектор. ФизикаЭмиттеркомпьютеров(Emitter)2011–Листочник.А.

Золоторевич

носителей зарядов (электронов в n-p-n-триоде и

Триод p-n-p-типа работает следующим

образом:

Если к эмитерному переходу приложить напряжение в прямом направлении, а к коллекторному переходу – обратное напряжение, то прямой ток, проходящий через эмитерный переход, будет состоять в основном из “дырок” (Iэр), перемещаемых из эмиттера в базу.

“Дырки”, попадающие в базу, оказываются здесь неосновными носителями, поэтому они немедленно вступают в два процесса: процесс диффузии и процесс рекомбинации с основными носителями – электронами.Так как толщина базы малая, основная масса “дырок” успевает продиффундировать на всю толщину базы и вблизи коллекторного перехода захватывается электрическим полем, создаваемым приложенным к коллектору обратным напряжением (-U).

В результате образуется быстрый дрейф “дырок” (Iэр) через коллекторныйФизика компьютеровp-n-переход2011в областьЛ.А. коллектора,

Золоторевич

где они становятся основными носителями и

Захватывание коллекторным переходом подошедших к “дырок” снижает их концентрацию в этом месте и содействует поддержанию направленной диффузии следующих порций “дырок” от эмиттера через коллектору. Усилительные свойства транзистора связаны

ускоряющим действием электрического поля в коллекторном переходе на захватываемые им “дырки”. Это связано с тем, что ток в цепи эмиттера создается под действием относительно низких напряжений (т.к. эмиттерный переход смещен в прямом направлении и имеет низкое сопротивление). Триод этот ток передает в коллекторную цепь,

которая питаетсяФизиказначительнокомпьютеров 2011большимЛ.А. напряжением (т.к. коллекторный переходЗолоторевичсмещен в обратном