Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Образование электронно-дырочного (р-n) перехода

Читайте также:
  1. III, IV и VI пары черепных нервов. Функциональная характеристика нервов (их ядра, области, образование, топография, ветви, области иннервации).
  2. VI.2.1) Образование отношений опеки и попечительства.
  3. Word Formation • Словообразование
  4. X. Право на образование.
  5. А). Сожжены с образованием H2O (г) равные объемы водорода и ацетилена, взятые при одинаковых условиях. В каком случае выделится больше теплоты? Во сколько раз? (Ответ: 5,2).
  6. А. Образование бесцветных или бледно-розовых колоний на среде Эндо и Плоскирева.
  7. А. Образование в первой половине XIX в.
  8. Б. Образование единого государства России. Иван III
  9. В условиях перехода к нэпу. Поворот в национальной политике
  10. В. Организационно-правовая система управления образованием.

Введем два монокристалла полупроводника, обладающих различными типами электропроводимости, в идеальный контакт. Процессы, происходящие в р-n-переходе, будем анализировать в диапазоне температур, при которых все примеси ионизированы. Объемы полупроводников электронейтральны, т.к. заряды связанных носителей (ионизированных доноров и акцепторов) уравновешиваются зарядами свободных носителей (соответственно электронов и дырок). Из-за наличия градиента концентрации основные свободные носители заряда будут диффундировать в соседние области, где они вблизи границы рекомбинируют.

Около металлургической границы (м.г.) перехода, то есть в плоскости, где меняется тип преобладающей примеси, образуется двойной заряженный слой нескомпенсированных ионизированных акцепторов и доноров (рис.1.1), поле которого (Eдифф) будет препятствовать дальнейшей диффузии. Этот слой шириной (xd) будем называть областью пространственного заряда (ОПЗ) или обедненным слоем. Из условия электронейтральности перехода запишем:

Na xdp = Nd xdn (1.1)

Считаем, что в идеальном случае все напряжение, приложенное к р-n-переходу, падает на ОПЗ.

Вследствие наличия электрического поля между областями материала разных типов электропроводности образуется потенциальный барьер. Достижение равновесного состояния осуществляется за счет того, что диффузионные составляющие электронного JnD и дырочного JpD токов уравновешиваются движущимися в обратном направлении под действием Edif дрейфовыми составляющими токов JnE и JnE (рис.1.1, б).

Высоту потенциального барьера р-n-перехода можно определить, исходя из следующих соображений. Когда обе области полупроводника находятся в равновесии, уровень Ферми должен быть постоянным в пределах всей системы, следовательно, высота потенциального барьера будет определяться положением уровня Ферми в n- и р-областях. Он эквивалентен разности работ выхода из этих отдельных областей, т.к. работы выхода из полупроводника определяется выражением:

qjs = qc + (EC – EF), (1.2)

где qc— энергия сродства к электрону.

Рисунок 1.1– Образование р-n-перехода

а — энергетическиезонные диаграммы р-n-полупроводников;

б — рисунок, поясняющий образование обедненного слоя;



в — энергетическая зонная диаграмма р-n-перехода.

“+”, “-” — свободные носители заряда(электроны и дырки, соответственно);

“+”, “-” — связанные носители заряда (ионизированные доноры и акцепторы, соответственно);

Итак,

qjSp – qjSn = qjk = [ qc + Ei +(Ei – EF)]p – – [ qc + Ei – (EF – Ei)]n = (Ei – EF)p + (EF – Ei)n. (1.3)

Известно [1], что , и .

Следовательно,

, (1.4)

а контактная разность потенциалов .

Или, полагая, что

, (1.5)

Получим

. (1.6)

Выражение(1.5) можно записать иначе: зная,что

ni2 = NcNv exp(–Eg/kT), и считая, что Nс> Nd,a Nv> Na,

контактную разность потенциалов jk запишем

(1.7)

где Nc, Nv — эффективные плотности разрешенных состояний в свободной и валентной зонах, соответственно.

Из(1.7)видно, что контактная разность потенциалов и высота потенциального барьера увеличиваются с ростом ширины запрещенной зоны полупроводника и концентрации примесей и уменьшаются с ростом температуры.


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 19; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД. | Резкий несимметричный переход
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2019 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты