Образование р-n-перехода

ЗАДАНИЕ

1. Сохранить документ

2. Выучить материал

3. Посмотреть видеоролик

https://www.youtube.com/watch?v=8DQ-2eb-LBM

ИЛИ

https://yandex.ru/clck/jsredir?from=yandex.ru%3Bvideo%2Fsearch%3Bvideo%3B%3B&text=&etext=8886.-txZcGOp68Gl1Qe1NHvKiuLIqd4Etr63WLRa9vaTFduo1aHRS-nSnLRm1_Bma-Lm.584aa8bc4ee32077e493c12ee03eac19adc44304&uuid=&state=EIW2pfxuI9g,&data=UlNrNmk5WktYejY4cHFySjRXSWhXTWRwNjROVUR3SGZhejdJb3FIR1IzTFU5S0FSTUVYUWN2NTVIY1NEYzlvUk8tVFBMR210MEpWUk1SdFgxcVUyV2VacTl0VGxZZ01fYlp2RERtTVVqYWlIQUtmQVhpb3Fad1NrMUFLYmN1Ny10Nno3MnZYN01oaFBzdE5vekp3bC0wUXp1YVFSeF91LXR0N0RJTm54VXBhWTg0YXh5dnZnMlFIWG9zR1Jsc2hCNlRNVVdPUGc3Sng2S3RYZ25ETGRUdjdBVUIxdmg3eDc,&sign=9b06db3db52f7f9ff89eb9315a9be6b9&keyno=0&b64e=2&l10n=ru

4. Ответить письменно на Вопросы для самопроверки

Образование р-n-перехода

Если в кристалле соединить полупроводники с разными типами проводимости p и n, между ними образуется то­ненькая граница. Этот слой в месте кон­такта образует непроводящий слой - электронно-дырочный (p - n) переход.

Рассмотрим полупроводник, который со­стоит из двух частей, одна из которых имеет проводимость p -типа, а другая — n -типа (рис. а).

	В p -части основными носителями заряда являются дырки, а в n -части — свободные электроны. Обе части до образования кон­такта между ними были электрически нейт­ральными.
	При образовании контакта в нормальном состоянии (а) вслед­ствие диффузии небольшое количество сво­бодных электронов из n -части перейдет в p -часть, где есть дырки, и часть из них нейтрализуется при контакте. Дырки, в свою очередь, будут диффундировать из p -части в n -часть, где будут рекомбинировать со сво­бодными электронами.
	Вблизи границы раздела электронной и дырочной областей полупроводника возникает область, состоящая из двух слоёв противоположных по знаку зарядов: со стороны дырочной области появляются отрицательные заряды, а со стороны электронной – положительные. Они образуют так называемый p–n – переход. Между p и n областями создаётся разность электрических потенциалов – возникает потенциальный барьер Е0. Это электрическое поле пре­пятствует дальнейшей диффузии свобод­ных основных носителей заряда. Процесс диффузии прекращается.

Если внешнее напряжение приложено плюсом источника тока к p – области, а минусом источника тока к n – области, то под действием внешнего электрического поля свободные носители за­ряда будут двигаться к p-n -переходу. Электрическое поле источника ЕВН будет направлено навстречу полю p – n-перехода Е0. В этом случае потенциальный барьер уменьшится или исчезнет, и че­рез переход пойдет значительной силы диффузионный (прямой) ток.

Если полярность включения перехода из­менить (p -часть соединить с от­рицательным полюсом источника тока, а n -часть — с положительным), то ширина перехода возрастет, поскольку свободные носители заряда под действием внешнего электричес­кого поля будут двигаться от перехода. Сопро­тивление перехода значительно возрастает, и сила тока в цепи будет незначительной. Таким образом, концентрация свободных электронов и дырок в месте контакта очень уменьшается, поэтому сопротивление этой части полупроводника большое.

Для наглядности строят ВАХ – В ольт- А мперную Х арактеристику. Это график зависимости изменения силы тока от величины и направления приложенного напряжения.

p-n-переход можно запитать в прямом или обратном направлении. Прямым называется напряжение, полярность которого совпадает с полярностью основных носителей, т.е. плюсом к p – области, а минусом к n – области.

а б

Рис. 2 Вольт-амперная характеристика p-n перехода: а – идеального; б – реального p – n перехода.

У идеального p – n -перехода при прямом включении сопротивление p – n -перехода равно нулю, и через него протекает большой ток. При обратном включении тока нет, т.к. сопротивление p – n -перехода равно бесконечности.

При достижении обратным напряжением напряжения пробоя (U _ПР) происходит пробой p – n -перехода. Это значит, что сопротивление p – n -перехода тоже становится равным нулю и он начинает пропускать ток в обратном направлении.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется p-n-переходом?

2. Что представляет собой прямой ток в p-n переходе?

3. Что представляет собой обратный ток в p-n переходе?

4. Объяснить физические процессы в p – n –переходе:

a) При прямом включении?

b) При обратном включении?.

5. Привести и объяснить ВАХ реального p – n -перехода.

6. Назовите наиболее важное свойство p-n перехода, которое позволило широко использовать полупроводники.