Напівпровідники

(n-тип) і дірковими (р-тип). У напівпровідниках га-типу основними носіями заряду є електрони, а в напівпровідниках р-типу — дірки. Приведемо до зіткнення (контакту) два напівпровідники з різними типами провідності (мал. 9). Внаслідок теплового руху електрони з n-області дифундуватимуть у p-область (і там рекомбінуватимуть з дірками), а дірки з р-області — в n-область (і рекомбінуватимуть з електронами). Це приводить до збіднення електронами n-напівпровідника поблизу межі поділу і до утворення надлишкового позитивного заряду в n-напівпровіднику. Дифузія дірок з р-напівпровідника спричиняє утворення в р-області поблизу межі поділу надлишкового негативного заряду. Таким чином, виникає подвійний електричний шар з контактною різницею потенціалів, яка перешкоджає переходу електронів у р-областъ і дірок в n-область. З часом взаємне проникнення дірок і електронів зменшується і врешті-решт встановлюється така різниця потенціалів на межі поділу рn-областей, за якої настає рівновага.

Оскільки внаслідок дифузії електронів у p-область і дірок у n-область у подвійному шарі відбувається рекомбінація носіїв струму, в рівноважному стані в шарі поблизу межі поділу з боку n-напівпровідника концентрація електронів менша, ніж у решті цього напівпровідника, а в прилеглому до межі шарі з боку напівпровідника р-типу концентрація дірок менша, ніж в іншій його частині. Контактна різниця потенціалів між напівпровідниками з різним механізмом провідності становить кілька десятих вольта. Електрони і дірки мають енергію теплового руху, достатню для подолання цієї різниці потенціалів лише за температур близько кількох тисяч градусів, а за звичайних температур електрони і дірки не можуть проникнути в подвійний шар. Тому подвійний шар на межі напівпровідників з різним механізмом провідності виявляється збідненим на носії струму і має підвищений опір. Таким чином, поблизу межі поділу напівпровідників n-типу і р-типу виникає шар підвищеного опору, який називається електронно-дірковим, або р п-переходом.

Особливістю р—n-переходу є те, що його опір залежить від значення і напряму напруженості зовнішнього електричного поля, прикладеного до цього переходу

Припустимо, що n-напівпровідник приєднано до негативного полюса джерела напруги, а напівпровідник р-типу — до позитивного полюса (мал. 10, а). Під дією електричного поля електрони в n-напівпровіднику і дірки в р-напівпровіднику переміщаються назустріч одні одним до межі поділу напівпровідників (межі р—га-переходу). Внаслідок цього концентрація носіїв струму в області підвищеного опору збільшується, що веде до зменшення опору рn-переходу. Зі збільшенням напруги опір рn-переходу зменшується. Цей напрям зовнішнього електричного поля прийнято називати пропускним.

Якщо ж змінити полярність прикладеної до напівпровідників напруги, то електрони в га-напівпровіднику і дірки в р-напівпровіднику рухатимуться від межі поділу в протилежні боки (мал. 10, б). Внаслідок цього розмір подвійного шару, збідненого на носії струму — електрони й дірки, збільшуватиметься і його опір зростає. Опір буде тим більший, чим більша напруга прикладена до рn-переходу. За досить великої напруги цього напряму подвійний шар є практично ізолятором, в якому відсутні рухомі носії струму. Цей напрям зовнішнього електричного поля називають запірним: у цьому напрямі електричний струм практично не проходить через контакт напівпровідників.

Отже, ми з'ясували, що контакт напівпровідників р- і n-типу має однобічну провідність — він добре пропускає струм в одному напрямі (пропускному) і практично не пропускає струму в протилежному (запірному) напрямі. Дія контакту аналогічна випрямляючій дії двохелектродної лампи — діода. Тому напівпровідниковий пристрій,

1 2 3 4 5 6

Схожі роботи