Министерство образования Российской Федерации

Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет

Кафедра промышленной электроники

Расчетно – графическая работа на тему: «p-n переход»

Выполнил: студент группы ПЭ-230

Ахметдинов И.Т.

Проверил: проф. Шарфштейн А.Х.

Уфа 2008

Содержание

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

1.1 Физика p — n-перехода…………………………………………………………………..3

1.2 Вольт-амперная характеристика………………………………………………………...4

1.3 Ёмкость p — n-перехода и частотные характеристики………………………………..5

1.4 Пробой p — n-перехода………………………………………………………………….6

Материал из учебного пособия «Физика твердого тела» Епифанов Г.И.

2.Полупроводниковые приборы................................................................................................7

2.1. Основные свойства полупроводников..............................................................................7

2.2. Примесные полупроводники............................................................................................10

2.3. P-n переход..........................................................................................................................13

2.4. Типы диодов.......................................................................................................................15

2.5. Биполярные транзисторы..................................................................................................21

2.6. Характеристики и параметры биполярных транзисторов............................................ 23

2.7. Полевые транзисторы........................................................................................................28

Перечень использованных терминов и понятий.....................................................................31

Расчетно-графическая часть……………………………………………………32

1. Материал из Википедии — свободной энциклопедии (http://ru.wikipedia.org/wiki/P_—_n-переход)

P – n переход

p — n-перехо́д, или электронно-дырочный переход — разновидность гомопереходов, область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной n к дырочной p.

Электронно-дырочный переход может быть создан различными путями:

в объёме одного и того же полупроводникового материала, легированного в одной части донорной примесью (n-область), а в другой — акцепторной (p-область);

на границе двух различных полупроводников с разными типами проводимости.

Если p — n-переход получают вплавлением примесей в монокристаллический полупроводник, то переход от n- к р-области происходит скачком (резкий переход). Если используется диффузия примесей, то образуется плавный переход.

Физика p — n-перехода

При контакте двух областей n- и p- типа из-за градиента концентрации носителей заряда возникает диффузия последних в области с противоположным типом электропроводности. В p-области вблизи контакта после диффузии из неё дырок остаются нескомпенсированные ионизированные акцепторы (отрицательные неподвижные заряды), а в n-области — нескомпенсированные ионизированные доноры (положительные неподвижные заряды). Образуется область пространствееного заряда (ОПЗ), состоящая из двух разноимённо заряженных слоёв. Между нескомпенсированными разноимёнными зарядами ионизированных примесей возникает электрическое поле, направленное от n-области к p-области и называемое диффузионным электрическим полем. Данное поле препятствует дальнейшей диффузии основных носителей через контакт — устанавливается равновесное состояние (при этом есть небольшой ток основных носителей из-за диффузии, и ток неосновных носителей под действием контактного поля. Эти токи компенсируют друг друга). Между n- и p-областями при этом существует разность потенциалов, называемая контактной разностью потенциалов. Потенциал n-области положителен по отношению к потенциалу p-области. Обычно контактная разность потенциалов в данном случае составляет десятые доли вольта.

Внешнее электрическое поле изменяет высоту барьера и нарушает равновесие потоков носителей тока через барьер. Если положительный потенциал приложен к p-области, то потенциальный барьер понижается (прямое смещение), а ОПЗ сужается. В этом случае с ростом приложенного напряжения экспоненциально возрастает число основных носителей, способных преодолеть барьер. Как только эти носители миновали p — n-переход, они становятся неосновными. Поэтому концентрация неосновных носителей по обе стороны перехода увеличивается (инжекция неосновных носителей). Одновременно в p- и n-областях через контакты входят равные количества основных носителей, вызывающих компенсацию зарядов инжектированных носителей. В результате возрастает скорость рекомбинации и появляется отличный от нуля ток через переход, который с ростом напряжения экспоненциально возрастает.

Приложение отрицательного потенциала к p-области (обратное смещение) приводит к повышению потенциального барьера. Диффузия основных носителей через переход становится пренебрежимо малой. В то же время потоки неосновных носителей не изменяются (для них барьера не существует). Неосновные носители заряда втягиваются электрическим полем в p — n-переход и проходят через него в соседнюю область (экстракция неосновных носителей). Потоки неосновных носителей определяются скоростью тепловой генерации электронно-дырочных пар. Эти пары диффундируют к барьеру и разделяются его полем, в результате чего через p — n-переход течёт ток Is (ток насыщения), который обычно мал и почти не зависит от напряжения. Таким образом, вольт-амперная характеристика p — n-перехода обладает резко выраженной нелинейностью. При изменении знака U значение тока через переход может изменяться в 10^5 — 10^6 раз. Благодаря этому p — n-переход может использоваться для выпрямления переменных токов (диод).