Полупроводниковые диод, р-n переход.
Диоды на р-n переходе
Если монокристалл полупроводникового материала с одного конца легировать примесями типа p, а с другого - примесями типа n, то между областями с различным типом проводимости образуется р-n переход. Некоторые дырки из области р диффундируют в область n. В результате область р получает небольшой отрицательный заряд. Аналогичным образом электроны из области и диффундируют в область р, и область п оказывается заряженной положительно. В тонком сдое между областями n и р электроны и дырки рекомбинируют, в так как этот сдой в результате имеет очень мало свободных носителей заряда, его называют обедненным слоем. Этот слой действует как потенциальный барьер, препятствующий дальнейшей диффузии носителей зарядов, и переход находится в состоянии динамического равновесия (рис а).
Рис: Полупроводниковый переход с потенциальным барьером, образованным диффузией носителей зарядов (а) и вольт-амперная характеристика полупроводникового диода (б). (Масштаб по оси тока меняется при переходе через начало координат.)
Если внешнее напряжение приложено к зажимам таким образом, что точка А имеет положительный потенциал по отношению к точке К, то будет наблюдаться уменьшение толщины обедненного слоя. Потенциальный барьер при этом снижается, что способствует протеканию тока через переход. С увеличением внешнего напряжения ток через переход возрастает по экспоненциальному закону до тех пор, пока внешнее напряжение не станет равным величине потенциального барьера, т. е. результирующее напряжение на переходе станет равным нулю. Дальнейшее возрастание тока через переход ограничивается только сопротивлением полупроводникового материала. Если полярность внешнего напряжения изменить на обратную, то величина потенциального барьера возрастет и основные носители окажутся блокированными. В этих условиях, однако, через переход будет протекать незначительный ток, называемый обратным током. При возрастании внешнего обратного напряжения этот ток остается постоянным, пока напряжение не достигнет точки пробоя. В этой точке при постоянном напряжении ток быстро возрастает (рис б).
Таким образом, при смещении перехода в прямом направлении через него будет протекать достаточно большой ток, а при обратном смещении, меньшем пробивного, ток, протекающий через переход, крайне мал. Иными словами, такое устройство действует как выпрямитель.
шаг назад
