півпровідник ввести пятивалентного домішка, то 4 валентних електрони відновлюють ковалентні зв'язку з атомами напівпровідника, а п'ятий електрон залишається вільним. За рахунок цього концентрація вільних електронів буде перевищувати концентрацію дірок. В
Рис. 2.4. br/>
В· домішка, за рахунок якої ni> pi , називається донорной домішкою.
В· напівпровідник, у якого ni > pi , називається напівпровідником з електронним типом провідності, або напівпровідником n - типу.
В· в напівпровіднику n - типу електрони називаються основними носіями заряду, а дірки - неосновними носіями заряду.
При введенні тривалентної домішки три її валентних електрона відновлюють ковалентний зв'язок з атомами напівпровідника, а четверта ковалентний зв'язок виявляється не відновленої, тобто має місце дірка. У результаті цього концентрація дірок буде більше концентрації електронів.
В
Рис. 2.5. p> В· домішка, при якій pi > ni , називається акцепторної домішкою.
В· напівпровідник, у якого pi > ni , називається напівпровідником з дірковим типом провідності, або напівпровідником р-типу.
В· в напівпровіднику р- типу дірки називаються основними носіями заряду, а електрони - неосновними носіями заряду.
Як наочний приклад цих процесів можна обрати чергу в касу. Після того як стоїть найпершим осіб (електрон) розплачується, він відходить і до каси спрямовується друга людина Відразу за ним утворюється порожнє місце (дірка), в яку спрямовується третя людина, і т. д. Таким чином, люди (електрони) рухаються вперед, а порожні місця (дірки) рухаються тому. Єдине недосконалість черги як наочний приклад - у ній дірки, дійшовши до останньої людини, зникають за його спиною, У напівпровіднику ніщо нікуди не зникає.
Якщо в вихідний напівпровідник додати елемент 5-ї групи, то в ньому з'явиться надлишок електронів, яким "нікуди подітися". Такий напівпровідник відноситься до п- типу.
2. Діоди і діодні схеми. Пристрій, класифікація та основні параметри напівпровідникових діодів
Давайте тепер спробуємо поєднати ці два напівпровідника. Так як в одного з них недолік електронів, а в іншого - надлишок, то електрони і дірки спрямовуються до кордону між цими двома напівпровідниками (рис. 2.6). Зустрілися електрон і дірка рекомбінують, т. е, з'єднуються один з одним. Процес рекомбінації продовжується до тих пір, поки не настане динамічна рівновага, тобто поки співвідношення "кількість електронів/кількість дірок В»не вирівняється. В результаті у p - n - переходу утворюється збіднений вільними носіями подвійний шар просторового заряду. У р- області цей шар створюється залишилися після рекомбінації вільних носіїв, пов'язаними з кристалічною решіткою негативними іонами акцепторної домішки (тобто елемента 3-ї групи), а в п- області - позитивними іонами донорної (у перекладі - "дає", елементи 5-й групи), і утворюється в результаті рекомбінації електричне поле ( р- область заряджена негативно, п- область - позитивно) протидіє подальшому переміщенню електронів і дірок ( р- область заряджається негативно, електрон - теж має негативний заряд; однойменні заряди відштовхуються), тобто настає динамічна рівновага. Шар з рекомбинированного електронів з дірками між двома напівпровідниками називається " P - n - перехід", а різниця потенціалів на р-п- переході - Потенційним бар'єром. Для кремнію він дорівнює приблизно 0,6 В, для германію менше.
В
Рис. 2.6. р-п- перехід
Під всіх напівпровідниках постійно утворюються і знову рекомбинируют теплові електронно-діркові пари, створюючи деяку кількість не основних носіїв струму (для р-області - електронів, для п-області - дірок). Знаходяться поблизу p - n -переходу не основні носії, перш ніж встигнуть рекомбінувати з основними для того типу напівпровідника, в якому вони "народилися", можуть потрапити в електричне поле потенційного бар'єру, "перескочити" на напівпровідник протилежній провідності (для нього вони будуть "Основними") і послужити тим самим причиною виникнення дрейфового струму (зворотний струм). Так як "перескочити" не основний носій зменшує потенційний бар'єр, то для "компенсації" відразу ж за ним основний носій "йде з повинною" до p - n -переходу, де і рекомбинирует.
Напівпровідниковий прилад з одним р-п- переходом і називається діодом. Відмітна особливість діода (завдяки наявності р-п- переходу) - він пропускає струм тільки в одному напрямку - від n - області до р- області. Завдяки цьому діоди зна...
