Собственная и примесная электропроводность полупроводников.
К полупроводникам относят вещества, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками по величине их удельного электрического сопротивления.
Электропроводность, обусловленную генерацией пар носителей заряда
электрон – дырка, называют собственной электропроводностью.
Электропроводность полупроводника, обусловленная ионизацией атомов донорной и акцепторной примесей, называют примесной электропроводностью. В зависимости от типа примеси возможна электронная электропроводность или дырочная электропроводность, обусловленная соответственно перемещением электронов или дырок. С повышением температуры собственная и примесная электропроводность увеличивается.
Носителями заряда является электрон, носителями энергии – дырки.
2. P-N–переход, его свойства, работа. Прямое и обратное включение. Виды пробоев.
Вольт-амперная характеристика.
P-N–переход образуется между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электронную электропроводность, а другая – дырочную электропроводность. Образование перехода: допустим, что концентрация электронов в n-области полупроводника равна концентрации дырок в p-области. На границе областей возникают градиенты концентраций электронов и дырок, вследствие чего происходит диффузия дырок из p-области и электронов из n-области полупроводника. В результате p-область приобретает нескомпенсированный отрицательный заряд, а n-область— нескомпенсированный положительный заряд. Прямое подключение: когда P подключается к ‘+’, а N к ‘-‘.
сопротивление уменьшается и ток, протекающий через P-N-переход, увеличивается (это диффузионный ток), дрейфовый ток снижается.
Обратное подключение. Возрастает сопротивление P-N-перехода, диффузионный ток уменьшается, дрейфовый ток увеличивается.
Св-ва перехода: односторонняя проводимость ( т.е. при прямом включении ток проходит, при обратном практически равен 0 ); св-ва создавать собственное диффузионное поле; св-ва накапливать электрические заряды; переход зарядов из одной области в другую (св-во инжекции )
При достижении обратным напряжением некоторой критической величины Uпроб происходит резкое уменьшение сопротивления P-N-перехода. Это явление называют пробоем. Различают электрический и тепловой пробой. Электрический делится на: Лавинный при котором происходит резкое увеличение обратного тока через переход при почти неизменном обратном напряжении; туннельный возникающий при большой напряженности электрического поля в тонком p-n-переходе между высоколегированными полупроводниками в результате туннелирования электронов из валентной зоны p-слоя в зону проводимости n-слоя.
Если температура p-n-перехода возрастает в результате его нагрева обратным током и недостаточного теплоотвода, то происходит дальнейший нагрев перехода и увеличение обратного тока, что может вызвать разрушение перехода. Это тепловой пробой.
В
ольт-
амперная характеристика.
1— прямая ветвь 2—обратная ветвь при лавинном пробое 3—обратная ветвь при тепловом пробое