Электронно-дырочный переход.

Границу между двумя соседними областями п/п-ка, имеющими различный характер электропроводности, называют электронно-дырочным переходом или р-п-переходом.

Рассмотрим процессы в р-n-переходе при отсутствии внешнего электрического поля.

Т.К. концентрация дырок в п/п-ке р-типа намного больше, чем в п/п-ке n-типа, и, наоборот, в п/п-ке n-типа высока концентрация электронов, то происходит диффузионное перемещение дырок из р-области в n-область и электронов в противоположном направлении. В результате в приконтактных областях образуются обедненные от основных носителей заряда слои и появляются нескомпенсированные отрицательный заряд в приконтактной области р-типа и положительный заряд в приконтактной области n-типа, что приводит к образованию электрического поля, которое препятствует дальнейшему диффузии дырок и электронов. Этот обедненный слой называют запирающим слоем. Двойной электрический слой в области р-n-перехода образует контактную разность потенциалов φ_к, называемую потенциальным барьером. У герма­ниевых переходов φ_к =0.3÷0.4 В, у кремниевых φ_к = 0,7 ÷ 0,8 В.

Если подключить к р-n-переходу внешнее напряжение U_обр таким образом, чтобы плюс был приложен к области n-типа, а минус — к области р-типа (такое включение называют обратным, рис. 13, в), то обедненный слой расширится, так как под воздействием внешнего напряжения электроны и дырки, как основные носители заряда, смещаются от р-n-перехода в разные стороны. При этом высота потенциального барьера возрастает и становится равной φ_к+U_обр, При этом через р-n-перехода проходит маленький обратный ток I_обр = I_о, который называют тепловым током.

Если поменять полярность внешнего напряжения (такое смещение называют прямым, рис. 13, д), то обедненный слой р-n-перехода сужается, а его проводимость увеличивается. Так как напряжение внешнего источника прикладывается встречно контактной разности потенциалов, то потенциальный барьер снижается и становится равным φ_к — U_пр (рис. 13, е). При этом через р-n-переход проходит большой прямой ток I_пр.Ток I_обр много меньше I_пр.

Прямая и обратная ветви ВАХ р-n-перехода:

При прямом включении р-n-перехода его сопротивление мало, а ток большой. При обратном включении р-n-перехода его сопротивление значительно больше при малом обратном токе. Т. о., р-n-переход обладает свойством односторонней проводимости, что позволяет использовать его для выпрямления переменного тока.

Если обратное напряжение превышает некоторое значение U_обр.пр, называемое пробивным, то обратный ток I_обр резко возрастает, при этом произойдет электрический пробой р-n-перехода, сопровождаемый часто тепловым пробоем. Электрический пробой не разрушает р-n-перехода, т. е. является обратимым. При тепловом пробое происходит перегрев р-n-перехода и он выходит из строя. С ростом температуры возрастают как прямой, так и обратный ток (пунктирная линия).