Свойства p-n перехода.

Лабораторная работа № 1.

ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, РАЗНОВИДНОСТИ И РАБОТА ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ С ОДНИМ p-n ПЕРЕХОДОМ.

Теоретические сведения.

Диод – двухэлектродный элемент электрической цепи, обладающий односторонней проводимостью тока.

Полупроводниковая структура диода.

Полупроводниковый диод представляет собой кристалл полупроводника - германия (Ge) или кремния (Si) – одна из частей которого легирована увеличивающей концентрациию электронов в кристалле донорной примесью (n-область), а другая – уменьшающей концентрацию электронов в кристалле акцепторной примесью (p-область). Соответственно, электропроводность n-области полупроводника определяется, в основном, электронами, а p-области – дырками. Граница раздела p- и n- областей кристалла называется p-n переходом (рис. 1).

Односторонняя электрическая проводимость полупроводниковых диодов обусловлена свойствами p-n перехода.

Свойства p-n перехода.

Под действием разности концентрации электроны и дырки диффундируют через p-n переход (электроны – из n-области в p-область, дырки – из p-области в n-область) и рекомбинируют с носителями заряда противоположного знака. В результате, их концентрация в некотором слоя полупроводника, прелегающем к p-n переходу, понижается. Соответственно, в этом слое, в n-области полупрводника остается нескомпенсированный положительный заряд ионов донорной примеси, а в p-области полупроводника – нескомпенсированный отрицательный заряд ионов акцепторной примеси. Внутри такого двойного заряженного слоя (рис. 1) возникает электрическое поле, вектор напряженности которого (Е) направлен из n-области в p-область и препятствует прохождению основных носителей заряда через p-n переход. Вместе с тем, через p-n переход происходит дрейф неосновных носителей заряда: электронов p-области и дырок n-области.

Обратный, то есть включенный в обратном направлении (или закрытый), p-n переход обладает электрической емкостью. Эта емкость, называемая барьерной, зависит от диэлектрической проницаемости запирающего слоя, от площади и ширины p-n перехода и уменьшается с увеличением приложенного обратного напряжения.