2. Контакт двух полупроводников с различной примесной проводимостью «n и p» - типа, называется «p-n» переходом.

В месте контакта всегда существует электрическое поле перехода (E_пер), направленное из «n»-области в «p»-область.

Рисунок 2 – Параметры p-n-переход

d - толщина «p-n»- перехода

U_к – контактное напряжение

Пример: Ge d= (10^-6 ÷ 10^-8)м и U_к = (0,2 до 0,3)В.

При росте концентрации примеси d- уменьшается, а U_к – увеличивается.

2.1. Два способа включения p-n-перехода:

I. прямое включение p-n-перехода в p-области плюс, в n - области минус от источника, следовательно, при E_ист < E_пер прямой ток I_пр =0 (на рисунке 6 отрезок ОД), при E_ист > E_пер создается прямой ток I_пр, который заметно зависит от напряжения смотри на рисунке 3 и на рисунке 4.

Рисунок 3 – Прямое включение p-n-перехода

Зависимость I от U называется вольтамперной характеристикой (ВАХ).

ВАХ p-n перехода при прямом включении показана на рисунке 4.

Рисунок 4 - ВАХ p-n-перехода при прямом включении

При прямом включении ток создают основные носители зарядов – примесная проводимость.

II. Обратное включение p-n-перехода показано на рисунке 5.

Рисунок 5 – Обратное включение p-n-перехода

К p-области минус, к n-области плюс от источника, следовательно, электрическое поле источника (E_ист) направлено по полю перехода и усиливает его, поэтому основные носителем заряда не участвуют в создании тока.

Ток обратный I_обр создают неосновными носителями заряда, число которых мало, поэтому ток обратный I_обр меньше I_пр

I_об << I_пр (в 1000 раз) – основное свойство p-n перехода.

При обратном включении, ток почти не зависит от напряжения, смотри ВАХ на рисунке 6.

При достаточно большом обратном напряжении (Uобр max), поступает пробой «p-n» перехода – это явление заметного увеличением тока (десятки и сотни раз).

Различают два вида пробоев:

- электрический пробой, наблюдается только при обратном включении, при напряжении Uоб max, при этом под действием электрического поля источника происходит ударная ионизация атомов, следовательно, образуются пары: свободный электрон – дырка, число которых растет лавинообразно.

Электрические пробои происходят при токе обратном меньше или равной току допустимому перехода (Iпер ≤ I_доп), поэтому электрический пробой считают обратимым, это значит что при снятии напряжения «p-n» переход восстанавливает свои свойства. Электрический пробой на рисунке 6 это участок АБ

- тепловой пробой возникает при прямом или обратном включении, когда ток превышает допустимые значения I доп. перехода, при этом увеличивается температура, следовательно, увеличивается I, следовательно, заметно растет температура и т.д. В результате «p-n» переход разрушается, поэтому тепловой пробой называется необратимым. Тепловой пробой на рисунке 6 это участок БГ.

2.3. С ростом температуры обратный ток заметно увеличивается, т.к. это собственная проводимость п/п, а прямой ток почти не изменяется. Например, при возрастании температуры на 10 градусов по Цельсию, обратный ток увеличивается в 2 ÷ 2,5 раза.

Это значит существует температура t_кр, при которой обратный ток становится, сравним с прямым, т.е. происходит тепловой пробой. Эта температура t_кр, начиная с которой, собственная проводимость сравнима с примесной, называется критической или температурой вырождения.

Хотя t_кр и зависит от концентрации примесных носителей, определяющим параметром для нее является ширина запрещенной зоны энергии. Чем шире запрещенная зона, тем больше t_кр.

Так, если для кремния t_кр ≈ 330 ˚С, то для германия критическая температура будет меньше (~ 100 ˚С).

Существует так же и низшая температура, влияющая на проводимость полупроводника – это температура при которой примесь начинает проявлять свою проводимость называется температурой активации t_акт .

Для всех полупроводников температура активации одинакова: t_акт = -100 ⁰С.

Поэтому, для всех полупроводниковых приборов существует границы рабочих температур.

Например: Ge → t_раб = – 60 до +75 ⁰С;

Si → t_раб = -60 до +150 ⁰С.

3. Существует 2 вида контактов полупроводника и металла:

- выпрямляющий – это контакт подобен p-n-переходу, но с меньшей потерей напряжения, более высоким КПД. Выпрямляющий контакт описан впервые немецким ученым в 1937 г. В. Шоттки, поэтому выпрямляющий контакт называется барьером Шоттки и является основой диода Шоттки, транзистора Шоттки.

- невыпрямляющий – проводит ток одинаково при прямом и обратном включении. Применяется для создания металлических выводов, полупроводниковых приборов.

Тема №2. Полупроводниковые приборы

1. Классификация полупроводниковых приборов;

2. Полупроводниковые диоды: стабилитрон, варикап, фотодиод, туннельный диод;

   1. Устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

3. Биполярный транзистор;

   1. Виды, устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

   2. Три схемы включения;

   3. Основные параметры и характеристики;

   4. Маркировка;

4. Полевые транзисторы;

   1. Виды, устройство, принцип включения, работа, основное свойство, УГО, применение;

5. Однопереходные транзисторы.