Обратное включение p-n перехода

При обратном включении р-n перехода внешнее напряжение приложено знаком «+» к n-области (рис. 2,а). Создаваемое им электрическое поле совпадает по направлению с внутренним полем перехода, увеличивая высоту потенциального барьера (рис. 2,б):

U₁ = U_к + U_вн. (2)

Под действием обратного напряжения основные носители «отталкиваются» от граничного слоя и дрейфуют вглубь полупроводника. при этом ширина слоя, обедненного основными носителями, увеличивается по сравнению с равновесным состоянием. Сопротивление р-n перехода для прохождения тока основных носителей увеличивается. Происходит изменение в соотношении токов через р-n переход. Диффузионный ток уменьшается и в предельном случае с ростом потенциального барьера стремится к нулю.

Рисунок 2

Для неосновных носителей заряда поле в р-n переходе остается ускоряющим, они захватываются им и переносятся через р-n переход. Процесс переноса неосновных носителей заряда через обратносмещенный р-n переход в область полупроводника, где они становятся основными носителями, называется экстракцией.

Дрейфовый ток, создаваемый неосновными носителями, называется тепловым током I_T. Т.к. концентрация неосновных носителей относительно мала, то и ток, образуемый ими, не может быть большим. Кроме того, он практически не зависит от напряженности поля р-n перехода, т.е. является током насыщения неосновных носителей. Все неосновные носители, подходящие к переходу, совершают переход через него под действием поля вне зависимости от его напряженности. Поэтому ток I_T определяется только концентрацией неосновных носителей и их подвижностью. Концентрация неосновных носителей, а, следовательно, и тепловой ток сильно зависят от температуры.

По своему направлению тепловой ток противоположен току диффузии и поэтому результирующий ток р-n перехода

I_обр = I_диф – I_Т. (3)

При |U_вн| >> U_к током основных носителей можно пренебречь. Поэтому тепловой ток I_T в этом случае называют током насыщения.

Таким образом, р-n обладает вентильными свойствами: