Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего напряжения: структура, происходящие процессы. Понятие ОПЗ. Уравнение теплового равновесия токов

Акцепторные полупроводники: структура, принцип образования носителей заряда, основные и неосновные носители заряда

Примеры акцепторных проводников: B, In, Ga
Бор трехвалентен, поэтому на месте четвертой ковалентной связи образуется дырка Na. Основными носителями заряда в акцепторных проводниках являются дырки, а не основными – электроны.

Электронно-дырочный переход при отсутствии внешнего напряжения: структура, происходящие процессы. Понятие ОПЗ. Уравнение теплового равновесия токов

Происходящие процессы:

ОПЗ – это слой с высоким сопротивлением – запирающий слой
1. Дырки притягиваются друг к другу, тем самым продуцируя диффузионный ток.
2. На границе электроны и дырки рекомбинируют, возникает слой с большим сопротивлением, называемым ОПЗ (область пространственных зарядов)
3. Из-за перешедших электронов, p-область зарядилась отрицательно, а n-область – положительно. Таким образом, появилось внутреннее поле E внутренне
4. Под его действием ускоряются тепловые электроны ni и тепловые дырки pi. За счет них создается дрейфовый ток.
5. При отсутствии внешнего напряжения и постоянной температуры устанавливается тепловое равновесие токов:

6. Прямое и обратное включение p - n -перехода: происходящие процессы. Основное свойство p - n -перехода. ВАХ p - n -перехода и описание ее участков
Прямое включение p - n -перехода:

К p-области подается плюс, а к n – минус. Е внешнее направленно противоположно Е внутреннему и компенсирует друг друга. ОПЗ уменьшается, сопротивление p-n-перехода уменьшается и через него протекает диффузионный ток.

Обратное включение p - n -перехода:

К p-области подается минус, а к n – плюс. Е внешнее со направлено с Е внутренним и усиливает его. ОПЗ расширяется, сопротивление p-n-перехода увеличивается и через него протекает лишь небольшой дрейфовый ток.
Основное свойство p-n-перехода – хорошая проводимость тока в прямом направлении и плохая проводимость в обратном.

Опишем участки:
1. Нелинейная часть прямого включения: ОПЗ сужается, ток мал
2. Линейная часть прямого включения: ОПЗ исчезает, ток примерно равен напряжению
3. Обратное включение; ОПЗ велика, ток крайне мал
4. Лавинный пробой
5. Тепловой пробой

7. Пробои в p-n-переходе: классификация, причины, происходящие процессы, обратимость
Пробой p-n перехода– это явление резкого уменьшения дифференциального сопротивления p-n перехода, сопровождающееся резким увеличением обратного тока, при достижении обратным напряжением критического для данного перехода значения.
Существует три вида пробоев: лавинный, тепловой и туннельный
1. Лавинный пробой возникает при обратном включении из-за высокого напряжения. Электронов столь много, что они выбивают другие электроны, вторые выбивают третьи и т.д. Такой пробой обратим, если снизить напряжение. В противном случае, при повышении напряжения, такой пробой перейдет в тепловой.
2. Тепловой пробой возникает как в прямом, так и обратном включении. При таком виде пробоя электронов становится слишком много, что ковалентные связи разрываются и кристаллическая решетка разрушается. Такой пробой необратим, так как восстановить решетку невозможно.
3. Туннельный пробой возникает в обратном включении, но в вырожденных полупроводниках возникает и в прямом. В вырожденных полупроводниках ОПЗ узкая, а внутреннее электрическое поле велико, поэтому валентные электроны могут отрываться от атомов и перемещаться через ОПЗ без изменения своей энергии.

8. Барьерная емкость p - n -перехода: причины возникновения, формула. Вольт-фарадная характеристика p - n -перехода

Барьерная емкость возникает в обратном включении из-за накопления по обе стороны от границы перехода электронов и дырок. Формула емкости совпадает с формулой емкости плоского конденсатора:  Она ухудшает выпрямительные свойства p-n-перехода на высокой частоте.
Вольт-Фарадная характеристика p-n-перехода:

9. Переход Шоттки с акцепторным полупроводником: понятие, происходящие Процессы при различных работах выхода электронов
Переход Шоттки – это контакт на границе между металлом и полупроводником.
Различают выпрямляющие и невыпрямляющие переходы. Выпрямляющие проводят ток только в одном направлении. Тип контакта зависит от выхода электрона из металла и полупроводника.
Контакт с акцепторным полупроводником:
Если Ам < Ар (Ам- работа металла) то электрону необходимо придать меньшую работу выхода из металла, чем из полупроводника. Электроны покидают металл, рекомбинируют с дырками, образуется опз, контакт получается выпрямляющим. Чтобы его открыть на Р область подают плюс, а на М область подают минус

Если Ам>Ар электроны металл не покидают, опз не образуется, контакт получается невыпрямляющим.