Свойства pn

План:
1) структурная схема системы автоматического
управления объектом.
2) собственная и примесная электропроводимость
полупроводников.
3) pn-переход и его свойства.
4) вах pn-перехода.
5) классификация полупроводниковых приборов.
Электроника – отрасль науки и техники,
изучающая:
-
-
-
принципы действия
полупроводниковых приборов
(физическая электроника);
Техническая электроника
характеристики и параметры
этих приборов;
характеристики и параметры устройств,
основанных на работе этих приборов.
В техническую электронику входят ядерная, био-,
химическая и промышленная электроника.
Электроны располагаются на разрешенных
энергетических уровнях, в невозбужденном состоянии
электроны занимают уровни, ближайшие к ядру, все эти
уровни заняты электронами и образуют так называемую
валентную зону.
Кроме загруженной валентной зоны, имеется зона со
свободными энергетическими уровнями, на которых в
невозбужденном состоянии электроны отсутствуют,
которая называется зоной проводимости или свободной
зоной. Для перехода на свободные уровни зоны
проводимости электрону необходимо получить извне
необходимую для перехода энергию в виде теплового,
светового, ионизирующего излучений или напряженности
электрического поля. Получив такую порцию энергии
электрон переходит на свободный энергетический уровень
и в результате в свободной зоне возникает электрон, а в
валентной зоне появляется положительный ион, который
называется дыркой.
Собственная электропроводимость характеризуется
генерацией пары зарядоносителей: электрон-дырка.
У металлов отсутствует запретная зона, в которой
отсутствуют разрешенные энергетические уровни,
поэтому в проводниках достаточно лишь повысить
температуру, чтобы генерировать зарядоносители.
Запретная зона полупроводников может быть
преодолена, поэтому при нагревании на (50 70) С
полупроводник генерирует зарядоносители.
Главным недостатком собственной
электропроводимости является малое количество
генерируемых зарядоносителей. Для увеличения
электропроводимости проводников в монокристаллы
вводятся примеси, в качестве которых применяют
элементы III и V групп Таблицы Менделеева.
При внесении донорной примеси (элементы
V группы), уже при небольшой температуре все
атомы примеси оказываются ионизированными, то
есть в узлах кристаллической решетки
располагается объемный неподвижный
положительный заряд в виде ионов Su, а в
свободной зоне появляются свободные электроны.
Полупроводник такого вида (типа) называется
полупроводником n-типа (negativusотрицательный). Основные зарядоносители –
электроны.
Результирующая электропроводимость
полупроводников складывается из примесной и
собственной электропроводимости, причем
собственная на несколько порядков (10 )А меньше
примесной.
Эти полупроводники получили название полупроводники pтипа(positivus-положительный). Основные зарядоносители –
дырки.
АВ – граница металлургического раздела
полупроводника. Электроны из n-области переходит в
p-область. В p-области электроны воссоединяются с
имеющимися здесь свободными дырками, в результате
пара зарядоносителей рекомбинирует (исчезает).
По границе АВ образуется слой лишенный
свободных зарядоносителей с объемным
положительным и отрицательным зарядом по обе
стороны от границы раздела. Этот слой получил
название pn-перехода(запирающий слой, контактная
разность потенциалов).
Электронно-дырочные переходы получают различными
способами: сплавлением, диффузионным методом, эпитаксией и т.д.
Метод сплавления заключается в том, что в пластину,
вырезанную из монокристалла полупроводника с n- или pпроводимостью, производят вплавление металлической проволочки,
содержащей заданные примеси, например, индия In.
Диффузионный метод основан на диффузии газообразных или
парообразных примесей в полупроводник. Для получения n-pперехода берут пластинку полупроводника с n- или pпроводимостью и нагревают в вакууме вместе с парами примесного
вещества. При этом атомы примеси внедряются в полупроводник, и
поверхностный слой приобретает проводимость, отличную от
проводимости всего объема полупроводника; таким образом можно
получить
n-p-переход с большой площадью.
Метод эпитаксии (эпитаксиального наращивания) состоит в том,
что на поверхности кристалла полупроводника выращивается новый
n-слой (или p-слой) того же полупроводника с заданным видом
проводимости. При этом наращиваемый слой-точное продолжение
монокристаллической структуры исходного кристалла p⁺ и может
иметь тот же или другой тип проводимости, в результате чего можно
получить очень резкий n-p-переход.
1)препятствие движению основных
зарядоносителей;
2)не препятствовать движению неосновных
зарядоносителей.
Поэтому неосновных зарядоносители при pnпереходе свободно переходят из слоя в слой,
образуя дрейфовый ток, в результате при
отсутствии внешнего поля дрейфовые и
диффузные токи равны и результирующий ток
через прибор отсутствует.