Контактные явления в полупроводниках

В полупроводниковых приборах используются особые явления, возникающие на границах раздела между полупроводниками n-типа и p-типа. Для анализа рассмотрим плоскопараллельную границу между двумя примесными полупроводниками (рис 1) и для простоты не будем учитывать неосновные носители зарядов. На рис. 1 показаны только примесные атомы в p- и n-полупроводниках, расположенные около контакта. При появлении границы раздела не участвующие в связях электроны примесных атомов n-полупроводника, расположенных около границы, переходят к примесным атомам p-полупроводника, тоже находящихся около границы, так как на атомах акцепторной примеси не заполнена одна валентная связь. Очевидно, атомы примеси n-области, отдавшие электрон, становятся положительными ионами, а примесные атомы p-области, принявшие электрон – отрицательными ионами.

Рис 1. Простейшая структура полупроводникового диода

В результате этого вдоль границы раздела появляются слои неподвижных положительных ионов примеси в n-области и отрицательных ионов примеси в p-области. Между заряженными слоями образуется обедненный свободными носителями заряда слой материала – так называемый запорный слой, что эквивалентно емкости. Эта емкость называется контактной емкостью.

Контакт двух полупроводников с различными типами примесной проводимости называется p – -переходом. Этот переход обладает очень важным свойством – его сопротивление зависит от направления тока, что широко используется при создании полупроводниковых приборов.

Двойной слой электрических зарядов создает на переходе электрическое поле с напряженностью E_К, направленное от «+» к «–», которое называется контактным полем (рис.1). Контактное поле препятствует движению основных носителей заряда через границу раздела, поэтому разность потенциалов этого поля на переходе называется контактным напряжением U_К, или высотой потенциального барьера.