Главная | Обратная связь

P-n переход в неравновесном состоянии

ВОПРОС

p-n-Перехо́д (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный), или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

P-n переход в равновесном состоянии

Равновесное состояние - это состояние p-n перехода без внешнего напряжения смещения.

Направление диффузионных и дрейфовых потоков носителей заряда через p-n переход, которые создают соответствующие токи:

Без воздействия внешнего напряжения смещения через p-n переход проходят следующие составляющие тока:
1) диффузионный ток дырок:

2) дрейфовый ток дырок:

3) диффузионный ток электронов:

4) дрейфовый ток электронов:

И направления потоков дырок и электорнов через p-n переход в равновесном состоянии будут выгладеть так:

Плавный переход:
а - распределение концентраций примесей
б - плотность пространственного заряда
в - распределение потенциала
г - распределение электрического поля

Где:
l_n - толщина области пространственного заряда в n-области

l_p - толщина области пространственного заряда в p-области

,
ширина перехода в равновесном состоянии

Ширина p-n перехода, в зависимости от концентрации примесей в областях, может изменятся от сотых до единиц.

p-n переход в неравновесном состоянии

В случае подачи внешнего напряжения на p-n переход его равновесие нарушается и через переход проходят токи, которые отличаются от токов в равновесном состоянии. В общем случае носители заряда движутся через p-n переход под действием градиента концентрации и электрического поля, по этому полная плотность тока состоит из диффузионной и дрейфовых составляющих.

Обратным смещением p-n перехода называют такое подключение внешнего источника, при котором на p-область подвется '-', а на n-область '+'. Иначе смещение p-n перехода называют прямым.

Электрическое поле препятствует диффузии основных носителей через переход. Поэтому даже при небольшом внешнем напряжении диффузия полностью прекращается, и через переход начинает проходить только дрейфовый токнеосновных носителей заряда. Этот ток называют обратным. Так как концентрация неосновных носителей незначительна, то и обратный ток через переход будет иметь малое значение.

В случае прямого смещения ширина перехода уменьшается, а в слечае обратного - увеличивается.