При отсутствии внешнего электрического поля
В каждом из полупроводников р- и n-типов, объединенных в общую структуру, заряды совершают беспорядочное тепловое движение. В результате происходит их диффузия из одного полупроводника в другой. Как и при любой другой диффузии, например в газах и жидкостях, носители заряда перемещаются из области с большей концентрации в область с меньшей. Так из области полупроводника р-типа дырки диффундируют область полупроводника n-типа, а электроны из n-области в р-область (рис. 5). Концентрации основных и неосновных носителей, обусловливающие диффузию, изображены на графике (рис. 5).
Движение заряженных частиц под действием градиента концентрации называется диффузией, а обусловленный этим движением ток называется диффузионным.
Диффузия основных носителей (электронов и дырок) создает ток, состоящий из двух составляющих
Iдиф= Inдиф +Ipдиф
В результате диффузии носителей по обе стороны границы раздела создаются объемные заряды.
Дырки, пришедшие в область n, рекомбинируют с электронами, что
Рис. 5. р-n-переход при отсутствии внешнего электрического поля | приводит к созданию в пограничной области объемного заряда положительного знака, образованного главным образом положительно заряженными ионами атомов донорной примеси и, в небольшой степени, - пришедшими в эту область дырками. Подобно этому в области р возникает отрицательный объемный заряд, образованный отрицательно заряженными ионами акцепторной примеси и, отчасти, пришедшими сюда электронами. Между образовавшимися объемными зарядами возникает так называемая контактная разность потенциалов (рис. 5): . Таким образом, в p-n-переходе возникает потенциальный барьер, препятствующий |
диффузионному переходу носителей. Высота барьера равна контактной разности потенциалов и не превышает для германия 0,7В, а для кремния 1,1В. В результате чего диффузионный ток убывает. Одновременно с диффузионным перемещением основных носителей происходит и обратное движение неосновных носителей под действием электрического поля контактной разности потенциалов.
Движение носителей заряда под действием электрического поля называют дрейфом, а ток - током дрейфа.
В данном случае дырки из n-области перемещаются в p-область, а электроны из p-области в n-область. Дрейфовый ток тоже имеет две составляющие
Iдр= Inдр +Ipдр.
В установившемся режиме диффузионные и дрейфовые токи равны между собой, а полный ток перехода
Iпер= Iдиф +Iдр.
Следует отметить, что область р-n-перехода, обедненная подвижными носителями, обладает повышенным сопротивлением и называется запирающим слоем.
Дата добавления: 2015-11-12; просмотров: 825;