Электронно-дырочный переход

Электроника базируется в основном на использовании полупроводниковых приборов:

диодов, транзисторов, тиристоров и интегральных микросхем (ИМС).

В полупроводниковых приборах используется свойство односторонней проводимости p-n переходов. Электронно-дырочным называют такой p-n переход, который образован двумя областями полупроводника с разными типами проводимости: электронной (n) и дырочной (р) ). Получают p-n переход с помощью диффузии.

Полупроводник без примеси имеет собственную удельную электропроводность .

У проводников запрещенная зона отсутствует: валентная зона и зона проводимости частично перекрываются, что обеспечивает хорошую электропроводность металлов.

Электроны в зоне проводимости и дырки в валентной зоне определяют электропроводность четырехвалентного полупроводника.

Электронно-дырочная проводимость возникает в результате разрыва валентных связей, являясь собственной проводимостью, которая обычно невелика. Под воздействием электрического поля, температуры и других внешних факторов электрические свойства полупроводников изменяются в значительно большей степени, чем свойства проводников и диэлектриков.

Для увеличения электропроводности в полупроводники вводят незначительное количество примесей , при этом оказывается, что в зависимости от рода примеси получают как полупроводники с дырочной проводимостью (при добавках трёхвалентной примеси — акцепторов типа индий (In), называемых полупроводниками p типа, так и полупроводники с электронной проводимостью (при добавках пятивалентной примеси — доноров типа мышьяк (As), называемых полупроводниками n типа.

При сплавлении полупроводников различных типов создаётся область объёмного заряда по обе стороны от границы раздела, называемая электронно-дырочным или p-n переходом. При этом возникает так называемый запирающий (барьерный ) слой в несколько микрометров, лишенный носителей заряда, с напряженностью ç E электрического поля, которая препятствует диффузии носителей заряда см. рис.

Если к p n переходу приложить обратное напряжение (рис. б), то создаваемаяим напряженность E электрического поля повышает потенциальный барьер и препятствует переходу электронов из n области в p область и дырок из p области в n область. При этом поток неосновных носителей (дырок из n области и электронов из p обасти), их экстракция, образует обратный ток I обр .

Если включить внешний источник энергии Е, как это показано на рис. в, то создаваемая им напряженность электрического поля будет противоположной направлению напряженности объёмного заряда, и в область раздела полупроводников будет инжектироваться все большее количество дырок (являющимися неосновнымидля n области носителями заряда), которые и образуют прямой ток I пр.

При напряжении 0,3...0,5 В запирающий слой исчезнет, и ток I пр определяется только сопротивлением полупроводника. Встречной ной инжекцией электронов в p область можно пренебречь, так как число дырок в рассматриваемом примере, а следовательно, и основных носителей заряда больше в p области, чем свободных электронов в n области.

Область кристалла, имеющая более высокую концентрацию примесей, называют эмиттером, а вторую, с меньшей концентрацией, — базой.