1) Внешнее напряжение подключено к p-n –переходу в прямом направлении, рисунок 3.6. Создается внешнее электрическое поле, направленное против внутреннего поля – результирующее электрическое поле уменьшается по величине, то есть контактная разность потенциалов будет равна j0–Ua, сузилась ширина p-n –перехода.
Рисунок 3.6 – Прямосмещённый p-n – переход
При этом увеличилась диффузия основных зарядов через границу раздела. Увеличение Ua приводит к увеличению прямого тока через переход. Вид прямой вольт-амперной характеристики (ВАХ) показан на рисунке 3.7. Если в полупроводнике неодинаковые концентрации дырок в p - области и электронов в n - области, то p - слой осуществляет эмиссию дырок через p-n– переход и называется эмиттером. Другой слой, на котором лежит p - область называется базой.
Рисунок 3.7 – Прямая ветвь ВАХ p-n –перехода
Если концентрация электронов много больше концентрации дырок, то наоборот, р -слой будет называться базой, а n -слой – эмиттером. Дырки из p - области, пройдя переход, рекомбинируют с электронами, пришедшими из Ua. Избыток электронов, прошедших через переход, уходит к Ua.
2) Внешнее напряжение подключено к p-n –переходу в обратном направлении, рисунок 3.8.
Рисунок 3.8 – Обратносмещённый p-n – переход
Поля внешнего источника и внутреннее совпадают, контактная разность потенциалов возрастает (j0 + Ua), увеличивается объемный заряд и ширина перехода. Затрудняется прохождение основных носителей через переход. А процесс рекомбинации с обеих сторон перехода не основных носителей остается неизменным – этим обуславливается обратный ток. Обратная ветвь ВАХ показана на рисунке 3.9.
Рисунок 3.9 – Обратная ветвь ВАХ p-n –перехода
Концентрация не основных носителей, то есть ток I0б зависит от температуры, его называют тепловым.
3) Концентрация основных носителей много больше концентрации не основных носителей, поэтому для прямого тока обеспечено IПР >> I0БР, что обуславливает вентильные свойства p-n– перехода, рисунок 3.10, а ток определяется выражением (3.5).
Рисунок 3.10 – Вентильная ВАХ p-n– перехода
, (3.5)
где I0 - обратный ток через переход при напряжении на нём, равном нулю.
4) При увеличении напряжения Ua в обратном направлении появляется участок резкого возрастания I0БР вследствие пробоя p-n - перехода, рисунок 3.11.
Рисунок 3.11 – Пробой p-n – перехода
Зона электрического пробоя обратима, p-n –переход из строя не выходит; при тепловом пробое происходит разогрев перехода и выход его из строя. К параметрам p-n– перехода также относится: ёмкость,состоящая из барьерной (зарядной) и диффузионной. Барьерная ёмкость появляется из-за сосредоточения на границе раздела объемных зарядов (CБ = dQ/dU). Она зависит от величины UОБР и используется в варикапах. Диффузионная емкость CДИФ определяется зарядами неравновесных носителей слева и справа от перехода – она играет роль при прямом смещении (при образовании неравновесных носителей). Зависит от прямого тока, причём CДИФ >> СБ.