Электромагнитные явления на границе раздела сред

P-n – переход

Рассмотрим процессы, протекающие на границе раздела двух полупроводников p- и n-типа (рис. 8.12).

Поскольку в полупроводнике p-типа имеется повышенная концентрация дырок, а в полупроводнике n-типа – повышенная концентрация свободных электронов, то первоначально развивается процесс диффузии дырок в n-полупроводник, электронов в p-полупроводник.

В приграничной области образуется так называемый двойной электрический слой из перешедших границу электронов и дырок, который препятствует дальнейшему переходу носителей. Таким образом, направленная диффузия электронов и дырок приводит к появлению скачка потенциала на границе раздела полупроводников.

При подключении источника ЭДС к системе полупроводников возможны два случая: а) увеличение скачка потенциала (непропускное направление); б) уменьшение скачка потенциала (пропускное направление). При подключении источника в непропускном направлении (²плюс² источника подключается к n-полупроводнику) переход основных носителей еще больше затрудняется. Система полупроводников в указанном направлении характеризуется большим сопротивлением, протекающий при этом ток малой величины обусловлен движением неосновных носителей (дырок в полупроводнике n-типа и электронов в полупроводнике p-типа).

При подключении источника в пропускном направлении (²плюс² источника подключается к p-полупроводнику) диффузия основных носителей возобновляется. Данное направление в системе полупроводников характеризуется большой электропроводностью.

На рис. 8.13 представлена вольтамперная характеристика p-n – перехода, т. е. зависимость силы тока от приложенного к системе электрического напряжения в прямом и обратном (пропускном и непропускном) направлении. Прямой ток в десятки и сотни раз превышает обратный. Благодаря указанному эффекту p-n – переход используется для создания полупроводниковых диодов – выпрямителей переменного тока.