WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Електронно-дірковий перехід (pn-перехід) - Реферат

Електронно-дірковий перехід (pn-перехід) - Реферат

Реферат на тему:

Електронно-дірковий перехід (pn-перехід)

Структура pn-переходу

Випрямляючі властивості діода вникають завдяки напівпровідниковому елементові - електронно-дірковому переходові (pn-переходові). PN-перехід складається з виконаних в одному кристалі, суміжних областей з дірковою та електронною провідністю, з різкою межею між ними.

Області з різною провідністю виготовляють шляхом уведення в кристал, відповідно, акцепторної та донорної домішок. Схематично такий кристал з різким pn-переходом показано на рисунку. На графіку показано розподіл домішки, що відповідає різкому переходу. По вертикальній осі відкладено різницю концентрацій уведеної акцепторної (Na) та донорної (Nd) домішок.

В області p-типу концентрація дірок може в мільйони разів перевищувати концентрацію електронів, відповідно в області n-типу концентрація електронів на декілька порядків вища за концентрацію дірок.

Оскільки "домішкові" дірки та електрони з'являються за рахунок іонізації донорних та акцепторних атомів, то в матеріалі p-типу концентрація "домішкових" додатніх дірок дорівнює концентрації іонізованих від'ємно заряджених акцепторів Na-, тобто існує баланс зарядів.

Аналогічна ситуація і в матеріалі n-типу: кількість "домішкових" електронів дорівнює кількості додатньо заряджених донорів n = Nd+.

Крім домішкових в будь-якому матеріалі є деяка кількість власних носіїв заряду: електронів та дірок. Однак, для них баланс зарядів виконується завжди, оскільки поява одного електрона викликає до появи однієї дірки.

Таким чином, в ізольованих областях як p-типу, так і n-типу завжди виконується умова електронейтральності.

Виникнення потенційного бар'єру та запираючого шару

В pn-переході поблизу межі розділу умова електронейтральності порушується і виникає електричне поле, яке напрямлене від "n" до "p" області, що, в кіцевому рахунку, і викликає асиметрію провідності pn-переходу.

Дійсно, якщо "p" та "n" області знаходяться одна від одної на віддалі, що співрозмірна з віддалями між атомами кристалічної решітки, як це є в pn-переході, то електрони отримують можливість переходити з n-області в сусідню p-область, при цьому в n-області буде залишатись незкомпенсований додатній заряд донорів Nd+.

Аналогічно, дірки з p-області переходять у сусідню n-область, при цьому поблизу межі розділу областей залишається незкомпенсований заряд від'ємно заряджених акцепторів Na-.

Атоми донорів та акцепторів зв'язані з кристалічною решіткою і не можуть переміщуватись, тому в pn-переході виникає область просторового заряду (ОПЗ), яка містить області подвійного шару з різнополярних зарядів. Всередині ОПЗ виникає електричне поле, напрямлене від додатнього заряду (в n-області) до від'ємного заряду (в p-області), як це показано на рисунку справа.

Цей вбудований в решітку подвійний шар заряду і створене ним електричне поле викликають асиметрію електричних властивостей pn-переходу.

Дійсно, контактне поле перешкоджає переходові електронів з "n" області в "p" область та дірок з "p" в "n" і в той самий час сприяє для їх переходів у зворотньому напрямку.

Наявність строго спрямованого внутрішнього поля викликає і асиметрію pn-переходу відносно полярності зовнішньої напруги. Так, якщо до "p" області прикласни мінус зовнішньої батареї, а до "n" області плюс, то внутрішнє поле буде підсилюватись, при іншій полярності - ослаблятись.>

Узагальнюючи, можна зформулювати правило: внутрішнє контактне поле (Eконт) спрямоване так, що воно стає перепоною для переходу в сусідню область основних носіїв заряду pp и nn, однак, не перешкоджає їх поверненню та переходові неосновних носіїв заряду pn та np(див. рисунок)

ОПЗ переходу володіє низкою інших чудових якостей, які дозволили змінювати властивості цієї області за допомогою зовнішніх сигналів і, таким чином, керувати електроними потоками всередині кристалів.

Так, електричне поле "видуває" з області ОПЗ усі вільні носії заряду (дірки в p-область, електрони в n-область), тому опір шару ОПЗ виявляється на декілька порядків вищим опору леованих областей. Тому шар ОПЗ часто називають "збідненим" або "запираючим" шаром.

Через надзвичайно високий опір збідненого шару майже уся зовнішня напруга виявляється прикладеною до нього, викликаючи або збільшення, або зменшення внутрішнього поля. Оскільки ширина ОПЗ невелика (від долей мкм до декількох десятків мкм), внутрішнє поле може досягати високих значень (до 105 В/см).

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве