На главную


§ 148. Образование электронно-дырочного перехода

Рассмотрим процесс, который происходит в месте соприкосновения полупроводника, обладающего электронной n-проводимостью с полупроводником, обладающим p-проводимостью.
Такая пара полупроводников образует полупроводниковый диод. В нем часть поверхностных электронов из области n-проводимости проникает в поверхностный слои p-проводимости. Вследствие уменьшения количества электронов на границе контакта в полупроводнике с n-проводимостью появится положительный заряд (рис. 215). Поле образовавшегося положительного заряда отталкивает положительные заряды (дырки) полупроводника с р-проводимостью и они перемещаются от границы соприкосновения в глубь полупроводника.

Одновременно с переходом электронов из области n в область р часть положительных зарядов (дырок) по аналогии перейдет из полупроводника с р-проводимостью в полупроводник с n-проводимостью. Вследствие уменьшения количества положительных зарядов на границе контакта в полупроводнике с p-проводимостью появится отрицательный электрический заряд. Поле этого заряда будет отталкивать отрицательные заряды (электроны) полупроводника с n-проводимостью и они переместятся от границы соприкосновения в глубь проводника.
Таким образом, на границе двух полупроводников образуется слой, обедненный носителями зарядов (электронами и дырками), который обладает повышенным сопротивлением. Этот слой принято называть р — n-переходом или электронно-дырочным переходом. Р — n-переход практически составляет доли микрона.
Предположим, что к рассмотренным полупроводникам подключен источник электрической энергии так, что к области p-проводимости присоединен отрицательный полюс источника, а к области n-проводимости — положительный полюс (рис. 216, а). В этом случае под влиянием поля внешнего напряжения электроны и дырки будут в большом количестве соответственно отталкиваться в глубь полупроводников. P — n-переход увеличится, его сопротивление возрастет и в цепи полупроводникового диода электрического тока практически не будет. Однако незначительному количеству неосновных носителей зарядов (положительных) из n-области и (отрицательных) из р-области, имеющих большие скорости, удастся проскочить Р — n-переход и в цепи будет протекать весьма небольшой ток, называемый обратным током.

Изменим полярность источника электрической энергии, подключенного к диоду (рис. 216, б). Теперь электроны n-области и дырки р-области будут взаимно притягиваться и перемещаться к границе этих полупроводников. Р — n-переход сужается, его сопротивление резко уменьшается и создаются условия для перехода большого количества электронов из n-области в р-область, а следовательно для перехода дырок в противоположном направлении. При таком включении полупроводникового диода в цепи появится значительный электрический ток, носящий название прямого тока.
Сила прямого тока в полупроводниках зависит от величины приложенного к ним напряжения.
Из описания процесса, происходящего на границе двух полупроводников с различной по знаку проводимостью, следует, что они обладают, как и электронная лампа — диод, односторонней проводимостью. Это значит, что при одном направлении электрического поля, создаваемого приложенным к полупроводникам прямым напряжением, диод пропускает ток и сопротивление его мало, а при обратном направлении этого поля, создаваемого приложенным к полупроводникам обратным напряжением, сопротивление диода велико, а ток в его цепи весьма мал.
На рис. 217 показана типичная характеристика германиевого диода. Для большей наглядности кривая прямого тока (правая часть графика) и кривая обратного тока (левая часть графика) построены в различных масштабах.

Из графика видно, что при напряжении 1 в на зажимах германиевого диода в его цепи проходит большой ток, зато при напряжении даже минус 10, 20, 30 и 40 в диод практически не пропускает тока.
Это свойство полупроводниковых диодов используется для выпрямления переменного тока в постоянный.


предыдущая страница оглавление следующая страница