Акцепторная (дырочная) проводимость

Введем в чистый полупроводник трехвалентную (акцепторную) примесь.

При этом 3 валентных электрона атома примеси взаимодействуют с 3-мя валентными электронами атома чистого полупроводника, образуя три прочные ковалентные связи. Четвертая ковалентная связь оказывается неполной – для нее не хватает электрона примеси, а значит, на этом месте образуется дырка.

Эта дырка может быть заполнена валентным электроном из соседней ковалентной связи, но тогда возникнет дырка в другом месте. Таким образом, проводимость в данном случае будет дырочной, а полупроводник –акцепторный или полупроводник p-типа (буква «p» - первая буква слова positive – положительный).

Валентный электрон, заполнивший дырку, ионизирует атом примеси – возникает отрицательный ион.

Как и в предыдущем случае, при комнатной температуре все атомы примеси ионизированы.

Кроме процесса ионизации, при комнатной температуре всегда имеет место процесс генерации, в котором участвуют атомы чистого полупроводника (часть валентных электронов этих атомов переходят из ВЗ в ЗП и становятся свободными, а на месте ушедших электронов образуются дырки).

Аналогично предыдущему примеру, процесс ионизации преобладает над процессом генерации.

Для электронной и дырочной проводимости справедливо:

Концентрация ОНЗ

Если к полупроводнику подключить источник постоянного напряжения, то под действием внешнего электрического поля электроны и дырки начнут перемещаться в противоположных направлениях (электроны будут двигаться к плюсовой клемме источника питания, т.е. в сторону, противоположную направлению поля, а дырки – к минусовой, т.е. по направлению поля) – возникнет дрейфовый ток.

полупроводник

Ө

I_ДР Е

U_ПИТ

Е – напряженность электрического поля

Переход называется симметричным, если выполняется условие:

концентрации ОНЗ двух полупроводников равны (концентрация дырок в полупроводнике p-типа равна концентрации электронов в полупроводнике n-типа).

Если указанное условие не выполняется, переход называется несимметричным.

Переход находится в равновесном состоянии, если отсутствует внешний источник питания (отсутствует внешнее поле).

Рассмотрим симметричный p-n переход в равновесном состоянии. В полупроводнике p-типа содержится большое количество дырок, а в полупроводнике n-типа их мало. В полупроводнике n-типа содержится большое количество электронов, а в полупроводнике p-типа их мало. Имеем разностьконцентраций, следовательно, возникает диффузия (проникновение) – носители заряда стараются выровнять концентрацию, в результате чего дырки из p-области перемещаются в n-область, в обратном направлении перемещаются электроны. Возникает направленное движение ОНЗ, т.е. возникает диффузионный ток: .

Нолик означает, что переход находится в равновесном состоянии.

Т.к. за направление тока принято считать направление движения дырок, то диффузионный ток будет протекать из p-области в n-область.

p

n

ОНЗ

IДИФО

Ө ОНЗ

Переход дырок и электронов в соседние области приводит к обеднению приконтактного слоя основными носителями заряда, а, следовательно, его сопротивление увеличивается . Таким образом, приконтактный слой обладает повышенным сопротивлением по отношению к другим областям. Такой слой называется запирающим.

В результате диффузии электрическая нейтральность перехода нарушается: в p-области окажутся избыточными отрицательные ионы примеси, а в n-области – положительные ионы примеси, вследствие чего p-область заряжается отрицательно, а n-область – положительно. Возникает разность потенциалов , называемая потенциальным барьером: , где - потенциал n-области;

- потенциал p-области.

p n

ННЗ Ө

ННЗ

Е_ВН

I_ДРО

Т.к. диффузионный и дрейфовый токи текут в противоположных направлениях, то суммарный ток через переход будет равен 0.

 

или

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Организация работы процедурного кабинета

Области применения синхронных машин

Оптимизация по Винеру и Калману