Контакт полупроводников разного типа проводимости

Электронно-дырочный переход, или сокращенно p-n- переход, является границей, разделяющей области с дырочной (р) и электронной (n) проводимостями. Через границу раздела этих областей происходит диффузия электронов из n-полупроводника в р-полупроводник и дырок – в обратном направлении. При этом в электронном полупроводнике появляются нескомпенсированные положительные ионы донорной примеси, а в дырочном – нескомпенсированных отрицательных ионов акцепторной примеси. Возникает двойной электрический слой объемных зарядов, причем область между ними оказывается обедненной электрическими зарядами вследствие рекомбинации электронов и дырок и поэтому обладает большим сопротивлением. Эти объемные заряды создают электрическое поле, препятствующее дальнейшим переходам электронов из n-полупроводника и дырок из р-полупроводника.

Если р-n-переход подключить к источнику тока так, что область с электронной проводимостью (n) будет соединена с положительным полюсом, а область с дырочной проводимостью (р) – с отрицательным полюсом, то электроны в n-полупроводнике и дырки в р-полупроводнике будут удаляться внешним полем от р-n-перехода в противоположные стороны, увеличивая его толщину. Сопротивление перехода в этом случае увеличивается, а сила тока через переход мала и почти не зависит от напряжения. Ток в этом случае создается неосновными носителями. Такой способ включения называется включением в обратном или запирающем направлении.

Если р-n-переход подключить к источнику тока так, что область с электронной проводимостью (n) будет соединена с отрицательным полюсом, а область с дырочной проводимостью (р) – с положительным полюсом, то поле источника облегчает переход основных носителей через область контакта. Сопротивление перехода в этом случае невелико и сила тока зависит от напряжения, даваемого источником, и сопротивления внешней цепи. Этот способ включения называется включением в прямом или пропускном направлении.

Рис. 3. Прямое (б) и обратное (в) включение р-n-перехода

Таким образом, р-n-переход пропускает ток в одном направлении и не пропускает его в противоположном направлении. Это свойство используется в приборах, называемых полупроводниковыми диодами, для преобразования переменного тока в постоянный, то есть для выпрямления тока.