3.1.2 Прямое включение p-n перехода

Переход находится под прямым напряжением, если знаки клемм источника питания совпадают со знаками ОНЗ соответствующих областей перехода.

p n

0НЗ

Ө

ОНЗ

Е_ВН

I_ПР

Е_ВНЕШН

о о

U_ПР

Суммарное поле перехода в данном случае будет равно:

, т.к. поля направлены навстречу друг другу.

Под действием суммарного поля ОНЗ начнут перемещаться в приконтактную область, увеличивая ее проводимость, а, следовательно, уменьшая сопротивление и толщину перехода.

Через такой контакт будет протекать большой ток. Причем, этот ток будет образован ОНЗ, т.е. будет являться диффузионным током. Током дрейфа в данном случае можно пренебречь, т.к. он много меньше тока диффузии. Таким образом, ток, протекающий через прямо смещенный переход, будет равен:

, где

- тепловой ток;

- основание натурального логарифма;

- заряд электрона;

- приложенное к переходу напряжение;

- постоянная Больцмана;

- температура (в градусах по Кельвину).

Как видно из формулы, ток через прямо смещенный переход изменяется по экспоненциальному закону при изменении напряжения.

3.1.3 Вольт-амперная характеристика перехода Выпрямляющий и омический контакты

Зависимость тока через переход от величины приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ).

I_ПР, mA

I_ДИФ=I_ОНЗ

I_О

U_{ОБР, В} 0 U_ПР, В

1В

I_ДР=I_ННЗ

I_ОБР, мкА

Прямая и обратная ветви ВАХ изображены в разных масштабах. При прямом включении перехода его сопротивление мало, поэтому ток через переход резко возрастает по экспоненте с ростом прямого напряжения. При обратном включении перехода его сопротивление велико, поэтому ток через переход будет мал и равен тепловому .

Прямое напряжение, подаваемое на переход, не должно превышать 1В!

Обратное напряжение, подаваемое на переход, может достигать 20В.

Вывод: p-n переход обладает односторонней проводимостью, т.е. проводит ток только в одном направлении – прямом.

Контакт с односторонней проводимостью называется выпрямляющим контактом. Таким образом, p-n переход является выпрямляющим контактом.

Кроме выпрямляющих контактов существуют контакты металл-полупроводник (Ме-п/п), называемые омическими, т.к. ток, протекающий через такой контакт подчиняется закону Ома ( ). Получают омические контакты путем напыления тонкой пленки металла на полупроводник. Характерная особенность омических контактов – пропускание тока в обоих направлениях (и прямом, и обратном). Омические контакты широко распространены в электронной технике, т.к. используются для присоединения внешних выводов к кристаллам полупроводников.

омический p n омический

к онтакт контакт

U_ПИТ