Свойства электронно-дырочного перехода

Чтобы понять, как работает транзистор, следует познакомиться со свойствами электронно-дырочного перехода (p-n и n-p). p-n переход представляет собой область внутри монокристалла полупроводника, возникающую на границе между двумя его частями с разным типом проводимости в следствии диффузии свободных электронов в p-область и дырок в n–область (рисунок 75.2). (Эти области в монокристалла акцепторных и донор примесей).

– свободнее дырки и электроны; – положительные и отрицательные ионы

Рисунок 75.2 p-n переход

При рекомбинации дырок и электронов в пограничном слое остающиеся положительные ионы доноров в n-области и отрицательные ионы акцепторов в p-области создают двойной электрический слой (p-n переход) с электрическим полем значительной величины, которое препятствуют дальнейшему перемещению через границу свободных дырок из p–области и электронов из n–области (его еще называют «запорным слоем»). Наличие в p-n переходе электрического поля приводит к тому, что в нем не могут задержаться свободные электроны и дырки, вследствие чего этот слой обеднен свободными носителями заряда и поэтому обладает большим электрическим сопротивлением.

Основным свойством p-n–перехода, обеспечивающим практический интерес к нему, является его односторонняя проводимость. Если при включении монокристалла с p-n- переходом в цепь внешнее поле будет совпадать по направлению с полем p-n – перехода (рисунок 75.3 а), напряженность поля в p-n–переходе увеличится, увеличивается его толщина и сопротивление. Поэтому ток в цепи будет пренебрежимо мал. Величина этого тока определяется не основными носителями зарядов: электронами в p - области и дырками в n - области.

а) включение в запорном направлении

б) включение в пропускном направлении

Рисунок 75.3

Если изменить полярность источника внешней ЭДС на противоположную, (рисунок 75.3 б), то внешнее поле скомпенсирует поле p-n – перехода, его сопротивление станет незначительным и в цепи потечет электрический ток достаточной величины:

где І₀ – ток насыщения (обратный ток); U – величина приложенного напряжения; k – постоянная Больцмана; q – заряд электрона.