Электронно-дырочный переход (p-nпереход) в полупроводников

Примесная проводимость полупроводников

Примесным полупроводником называют полупроводник в который введена какая либо примесь. В качестве примесей используют вещества с валентностью 3/5.

5 – Сурьма (Sb), P, As – доннорные примеси.

3 – Al, Ga, B, In – акцепторные примеси.

Различают слабо( ), нормально и сильно – легируемые полупроводники

На проводимость полупроводников большое влияние оказывают примеси. Примеси бывают донорные и акцепторные. Донорная примесь — это примесь с большей валентностью. При добавлении донорной примеси в полупроводнике образуются лишние электроны. Проводимость станет электрон­ной, а полупроводник называют полупроводником n-типа. Например, для кремния с валентностью п = 3 донорной примесью является мышьяк с валент­ностью п = 5. Каждый атом примеси мышьяка при­ведет к образованию одного электрона проводимости. Акцепторная примесь — это примесь с мень­шей валентностью. При добавлении такой примеси в полупроводнике образуется лишнее количество «ды­рок». Проводимость будет «дырочной», а полупро­водник называют полупроводником p-типа. Напри­мер, для кремния акцепторной примесью является индий с валентностью n = 3. Каждый атом индия приведет к образованию лишней «дырки». Принцип действия большинства полупровод­никовых приборов основан на свойствах р-п перехо­да. При приведении в контакт двух полупроводнико­вых приборов р-типа и n-типа в месте контакта на­чинается диффузия электронов из n-области в p-область, а «дырок» — наоборот, из р- в n-область. Этот процесс будет не бесконечный во времени, так как образуется запирающий слой, который будет препятствовать дальнейшей диффузии электронов и «дырок». р-п контакт полупроводников, подобно ваку­умному диоду, обладает односторонней проводи­мостью: если к р-области подключить «+» источника тока, а к n-области «-» источника тока, то запираю­щий слой разрушится и р-п контакт будет проводить ток, электроны из области n- пойдут в р-область, а «дырки» из p-области в n-область (рис. 23).

В первом случае ток не равен нулю, во втором ток равен нулю. Т. е., если к p-области под­ключить «-» источника, а к n-области — «+» источника то­ка, то запирающий слой рас­ширится и тока не будет. Полупроводниковый диод состоит из контакта двух полупроводников р- и n-типа. Достоин­ством полупроводникового диода являются малые размеры и масса, длительный срок службы, высокая механическая прочность, высокий коэффициент по­лезного действия, а недостатком — зависимость их сопротивления от температуры.

Электронно-дырочный переход (p-nпереход) в полупроводников

Рассмотрим неоднородный полупроводник, одна часть которого имеет электронную электропроводность, а другая – дырочную. При этом речь идет не о простом контакте двух различных полупроводников, а о едином монокристалле, у которого одна область легирована акцепторной примесью, а другая – донорной.

Между электронной и дырочной областями рассматриваемой полупроводниковой структуры всегда существует тонкий переходный слой, обладающий особыми свойствами. Этот слой называется электронно-дырочным или p-n-переходом.

Электронно-дырочный переход является основным структурным элементом большинства полупроводниковых приборов, его свойствами определяется принцип действия и функциональные возможности этих приборов

Электронно-дырочный переход может быть создан различными путями:

1) в объёме одного и того же полупроводникового материала, легированного в одной части донорной примесью (n-область), а в другой — акцепторной (p-область);

2) на границе двух различных полупроводников с разными типами проводимости.

Если переход создается между полупроводниками n-типа и p-типа, то его называют электронно-дырочным или p-n переходом.

Электронно-дырочный переход создается в одном кри полупроводника с использованием сложных и различных технологических операций.

p-n-переход - это область в 2х полупроводниках в месте их соединения. немного с одного полупроводника захватывает и немного с другого. типа пограничная область. из-за того что полупроводники разные - в этой области получается дисбаланс зарядов - в одном полупроводнике есть свободные электроны, а в другом - не хватает электронов. на том месте где не хватает электрона принято считать что находится гипотетическая частица - дырка - это как бы "отсутствие электрона" - имеет тот же заряд, но с противоположным знаком. и там короче устанавливается такой как бы баланс или даже динамическое равновесие - заряды переходят туда-сюда постоянно но в целом переход нейтрален по заряду. и короче получается такая хрень, что в той области перехода возникает постоянное электрическое поле и тогда при прохождении внешнего как бы тока через этот переход получаются разные полезные эффекты. более подробно объяснять долго и надо еще самому вспоминать