2.2. Прямое включение p-n перехода

Если источник напряжения подключить знаком «+» к р - области, а знаком «–» к области n-типа, то получим включение, которое называют прямым (рис.2.2).

Электрическое поле источника напряженностью Е_и направлено навстречу полю p-n перехода напряженностью Е, поэтому напряженность результирующего электрического поля Е1=Е-Еи. Уменьшение напряженности электрического поля в переходе вызовет снижение высоты потенциального барьера на значение прямого понижения U источника:

∆φ_κ1=∆φ_κ-U.

У

Рис. 2.2. Прямое включение

p-n перехода

меньшение высоты потенциального барьера приводит к тому, что увеличивается число основных носителей заряда черезp-n переход, т.е. увеличивается диффузионный ток. На дрейфовый ток изменение высоты потенциального барьера не влияет, так как этот ток определяется только количеством неосновным носителей заряда, переносимых через p-n переход в единицу времени в результате хаотического теплового движения. Диффузионный и дрейфовый токи направлены в p-n переходе в противоположные стороны, поэтому результирующий (прямой) ток будет:

I_пр= I_диф – I_o.

2.3. Обратное включение p-n перехода

Рис. 2.3. Обратное включение

p-n перехода

При обратном включении p-n перехода электрическое поле источника напряжения напряженностью Еи направлено в ту же сторону, что и контактное поле перехода напряженностью Е, поэтому напряженность результирующего поля в переходе Е2 = Е+Еи (рис.2.3 ).

Увеличение напряженности электрического поля в p-n переходе повышает потенциальный барьер на значение обратного напряжения источника:

∆φ_κ1=∆φ_κ+U.

Это, в свою очередь, приводит к уменьшению числа основных носителей заряда, т.е. к снижению диффузионного тока.

Поскольку дрейфовый ток не зависит от высоты потенциального барьера, он равен току I_{0 .}

Ток при обратном включении называют обратным током. При некотором значении обратного напряжения диффузионный ток станет равным нулю. Для неосновных носителей заряда поле p-n перехода является ускоряющим, поэтому дырки области n из прилегающих к переходу слоев дрейфуют в область р - типа, а электроны области р – в область n-типа. Таким образом, через p-n переход протекает только дрейфовый ток. Он мал, поскольку мала концентрация неосновных носителей в обеих областях и высоко сопротивление p-n перехода.

3. Структура диодов . Точечные и плоскостные диоды

Полупроводниковый диод - это полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя омическими контактами (омическими называют контакт металла с полупроводником, не обладающий выпрямляющим свойством), к которым присоединяются два вывода.

Электрический переход чаще всего образуется между двумя полупроводниками с разным типом примесной электропроводности (p- или n- типа), одна из областей (низкоомная) является эмиттером, другая (высокоомная) – базой. Структура диода и условное обозначение в схемах выпрямительного диода показаны на рис. 3.1.

Иногда электрический переход образуется между полупроводникомp- или n-типа и металлом, такой переход называют контактом металл-полупроводник.

К

Рис. 3.1. Структура и обозна -

чение диода

лассифицируют диоды по различным признакам:по основному полупроводниковому материалу - кремниевые, германиевые из арсенида галлия; по физической природе процессов, обусловливающих их работу, - туннельные, фотодиоды, светодиоды и др.; по назначению – выпрямительные, импульсные, стабилитроны, варикапы и др.; по технологии изготовления электрического перехода – сплавные, диффузионные и др.; по типу электрического перехода – точечные и плоскостные.

Основными являются классификации по типу электрического перехода и названию диода.