11. Симметричный и несимметричный p-n-переходы.

Переходы между двумя областями полупроводника с разным типом электропроводности называют электронно-дырочным или p-n-переходом. Различают симметричные и несимметричные p-n-переходы. В симметричных переходах концентрация электронов в полупроводнике n-типа nn и концентрация дырок в полупроводнике p-типа ppравны, т.е. nn=pn. Другими словами, концентрация основных носителей зарядов по обе стороны симметричного p-n-перехода равны. На практике используются, как правило, несимметричные переходы, в которых концентрация, например, электронов в полупроводнике n-типа больше концентрации дырок в полупроводнике p-типа, т.е. nn>pp, при этом различие в концентрациях может составлять 100-1000 раз. Низкоомная область, сильно легированная примесями (например n-область в случае nn>pp), называется эмиттером; высокоомная, слаболегированная (p-область в случае перехода nn>pp), - базой. Для случая когда концентрации электронов в полупроводнике р-типа больше концентрации электронов в полупроводнике n-типа, т.е. pp>nn, эмиттером будет p-область, а базой n-область.

12. Распределение электронов и дырок в p-n-переходе. Определение напряженности и толщины p-n-перехода при отсутствии внешнего напряжения.

Внешнее напряжение на переходе отсутствует. Носители заряда в каждом полупроводнике совершают беспорядочное тепловое движение и происходит их диффузия из одного полупроводника в другой. В области n создается положительный объемный заряд, а в области p – отрицательный. Между образовавшимися объемными зарядами возникает контактная разность потенциалов и электрическое поле (вектор напряженности ). В p-n-переходе возникает потенциальный барьер, препятствующий диффузионному переходу носителей. Высота барьера равна контактной разности потенциалов и обычно составляет десятые доли вольта. Чем больше концентрация примесей, тем выше концентрация основных носителей и тем большее число их диффундирует через границу. Плотность объемных зарядов возрастает, и увеличивается контактная разность потенциалов , т. е. высота потенциального барьера. При этом толщина p-n-перехода d уменьшается, так как соответствующие заряды образуются в приграничных слоях меньшей толщины.

13. Работа p-n-перехода при подаче внешнего прямого напряжения. Явление инжекции.

Электрическое поле, создаваемое в p-n-переходе прямым напряжением, действует навстречу полю контактной разности потенциалов. Это показано на рисунке векторами и . Результирующее поле становится слабее, и разность потенциалов в переходе уменьшается, т. е. высота потенциального барьера понижается, возрастает диффузионный ток, так как большее число носителей может преодолеть пониженный барьер. Ток дрейфа при этом почти не изменяется. . При прямом напряжении прямой ток, уже не равен нулю. Введение носителей заряда через пониженный под действием прямого напряжения потенциальный барьер в область, где эти носители являются неосновными, называется инжекцией носителей заряда. Область полупроводникового прибора, из которой инжектируются носители, называется эмиттерной областью или эмиттером. А область, в которую инжектируются неосновные для этой области носители заряда, называется базовой или базой.

14. P-n-переход при подаче обратного напряжения. Явление экстракции.

Под действием обратного напряжения через переход протекает очень небольшой обратный ток . Поле, создаваемое обратным напряжением, складывается с полем контактной разности потенциалов. Результирующее поле усиливается, и высота потенциального барьера теперь равна . Уже при небольшом повышении барьера диффузионное перемещение основных носителей через переход прекращается, т. е. , т. к. собственные скорости носителей недостаточны для преодоление барьера. остается неизменным. Выведение неосновных носителей через переход ускоряющим электрическим полем, созданным обратным напряжением, называют экстракцией носителей заряда.Поскольку из n-области уходят электроны, она заряжается положительно, а p-область заряжается отрицательно.