P-n переход в состоянии равновесия

Для создания р-n-перехода в пластинку п/п вводят донорную и акцепторную примеси.При этом они распред-ся по объему т.о,чтобы обл п/п-ка с разным типом провод-ти механически и эл-ки взаимод-ли др с другом (рис. 1,а)..Если вел-ны провод-тей р- и n- обл =,то механ-кая и эл-кие границы совпадают, а если эти обл имеют разную конц-цию примесных атомов,то они смещены др от друга на некот вел-ну (см. рис.1,6) В первом случае формир-ся р-n-переход, в обл механической границы кот вел-на конц-ции атомов примесей донорного(N_d) и акцепторного(N_a) типов изменяются скачком.Во 2 сл атомы примесей распред-ся в объеме п/п-ка по некот плавному закону, по экспоненте или erfic-функции.Исходя из этого и р-n-переходы наз плавные.Eсли вып-ся нер-во N_a > N_d то переход наз несиммет-м,а если вып-ся рав-во N_a = N_d, сим-ным (рис. 1,в).В n-обл конц-ция эл-нов п_п знач-но >, чем р-области, что приводит к возник-ю градиента конц-ций примесных атомов.Поскольку градиент имеет силовую природу,то эл-ны начинают перемещаться под дейст этой силы в p-область, где они уже будут неосновными НЗ n_p (рис. 1,в). Благодаря захвату этих эл-нов акцепторами в р- обл в некот слое, примыкающим к границе раздела, появится ‘-‘ объемный заряд вел-ной р, обусловленный ‘-‘ ионами акцепторной примеси. Ан-но уход эл-нов из n-обл приведет к образованию а n-обл ‘+’ объемного заряда ионами донорной примеси (рис.1,г). Образование объемн заряда в обл эл границы р-п-перехода сопровождается возник-ем эл поля (рис. 1,д) и контактной разности потенц-в φ_К (рис. 1,ж).Эл поле, препятствует переходу через ОПЗ р-n- перехода основных НЗ и ускоряет НЗ противоположного знака, т.е. вызывает эл дрейф неосновных носителей. В равновесн состоянии и в отсутствие внешн U на контактах п/п диода токи, формируемые диффузией основных НЗ р и n-обл и дрейфом неосновных = по вел-не и противоположны по направ.Энергет диаграмма р-n- перехода для равновесного сост-я, характерной особенностью кот явл-ся фиксированное знач положения уровня Ферми, приведена на рис. 1,е.Аналитическое описание этой зав-ти имеет вид: для примесных п/п для собственного п /п

где N_C,N_V - эффективные плотности квантовых сост-й в ЗП и в ВЗ, соот-но.

Энергию середины ЗП E_i, и энергию E_F можно записать через соответствующие потенциалы, используя соотношение Е = -еφ.

Знак ‘-‘ в этом сл означает отриц заряд эл-на.С учетом электростатических потенциалов и используя (1) контактную разность потенциалов р-n-перехода можно определить из выражения: φ _K = φ _n - φ _p (7)

где φ _n и φ _p - потенциалы середины ЗП п- и p-областей р-n-перехода (рис.1,ж).

Выражение (7) можно записать и ч/з равновесные конц-ции эл-нов и дырок.Для этого запишем (1) в символах статич потенциала и решим его отн-но φ _n и φ _p. Решая совместно: где - тепловой потенциал, т.е. статический потенциал соответ-щий задану тепл реж работы диода. Т о, высота потенц барьера опр-ся вел-ной уд cопр его р-и n-обл.

Дата добавления: 2015-06-04