Головна Головна -> Реферати українською -> Технічні науки -> Електронно-дірковний перехід (pn - перехід)

Електронно-дірковний перехід (pn - перехід)

Назва:
Електронно-дірковний перехід (pn - перехід)
Тип:
Реферат
Мова:
Українська
Розмiр:
3,99 KB
Завантажень:
357
Оцінка:
 
поточна оцінка 5.0


Скачати цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2  3 
Реферат на тему:
Електронно-дірковний перехід (pn - перехід)


Виникнення потенціального бар'єру. Контактна різниця потенціалів.
Електронно-дірковий перехід - основний елемент біполярних приладів, pn - перехід створюють у кристалі змінюючи тип його провідності, шляхом уведення акцепторної та донорної домішок. На рис. 19 схематично показано кристал з різким pn-переходом та розподіл акцепторної та донорної домішок в ньому.

Рис. 19. Схема кристалу з різким pn-переходом (вверху) та розподіл
акцепторної (Na) та донорної (Nd) домішок в ньому.
Енергетичну дыаграму для pn переходу можна отримати достатньо просто, якщо скористатися положенням про те, що в системі, яка знаходиться в рівноважному стані, відбувається вирівнювання середньої енергії між її частинами і, відповідно, рівень Фермі повинен для всієї системи мати одне і те ж значення.
Припустимо, що у нас є дві ізольовані напівпровідникові області p та n типів (ми можемо їх отримати, відрізавши з лівої та правої сторони кристалу, який показано на рис. 19). Тоді для цих областей можна побудувати енергетичну діаграму, яка показана в верхній частині рис. 20 (вона аналогічна розглянутій раніше діаграмі рис. 5). Як ілюструє діаграма, матеріали p та n типу відрізняються положенням рівнів Фермі Fp та Fn і, відповідно, роботою виходу Фp та Фn.

Рис. 20. Енергетична діаграма: (а) ізольовані p та n області, (б) pn - перехід.
Коли утворюється pn перехід, між p та n областями відбувається обмін електронами та дірками і енергією так, що між областями встановлюється рівновага, і рівень Фермі, що характеризує цей урівновважений стан, стає єдиним для усієї системи, як це показано на рис. 20,б. Області, які знаходяться на значній віддалі від місця контакту p та n областей, не піддаються впливові pn переходу, тому їх повинна характеризувати енергетична діаграма, що показана на верхньому рисунку (рис. 20,а). Таким чином, умови збереження властивостей окремих матеріалів та єдиності рівня Фермі для вісєї системи викликають появу стрибка в області pn переходу. Цей стрибок відповідає виникненню потенціального бар'єру, який перешкоджає переходові основних носіїв у потенціальну область (дірок з p в n область та електронів з n в p область). потенціальний бар'єр виникає в результаті появи внутрішнього електричного поля та відповідаючої йому різниці потенціалів Uк, яку прийнято називати контактною.
Як видно з діаграм рис. 20:
qUк = Фp - Фn = Fn - Fp (39)
Тобто, контактна різниця потенціалів дорівнює різниці термодинамічних робіт виходу чи різниці енергій рівнів Фермі в матеріалах p та n типів. Щоб розрахувати положення рівнів Фермі, скористаємось формулами для концентрацій електронів (дірок) в n та p областях:
(40)
аналогічно можна отримати:
Оскільки концентрація основних носіїв приблизно дорівнює концентрації легуючої домішки (pp0 = Na, nn0 = Nd), та добуток рівноважних концентрацій електронів та дірок в одній області при заданій температурі дорівнює квадратові концентрації власних носіїв заряду (18), то з (41) отримаємо:
(42)
Таким чином, потенціальний бар'єр в pn переході є тим вищим, чим сильніше леговані p та n області.
Розглянемо, яка фізична природа явищ, що приводять до виникнення на межі між p та n областями потенціального бар'єру. Якщо б між p та n областями не було контакту, то кажна з них була б електронейтральною, при цьому виконувалися б наступні умови: pp = Na-, nn = Nd+. При наявності між p та n областями контакту вільні електрони будуть виходити з n області в сусідню, залишаючи поблизу межі в n області незкомпенсований заряд додатніх донорів - Nd+. Вільні дірки будуть виходити з p області в сусідню, залишаючи поблизу межі в p області незкомпенсований заряд від'ємних акцепторів - Na-. Оскільки донори та акцептори зв'язані з решіткою, подвійний шар заряду, що виникає, також вбудований в решітку і не може переміщуватись. При цьому в області просторового заряду (ОПЗ) виникає електричне поле, яке напрямлене від n області до p області, і перешкоджає переходові основних носіїв через межу областей.

Завантажити цю роботу безкоштовно
Пролистати роботу: 1  2  3 



Реферат на тему: Електронно-дірковний перехід (pn - перехід)

BR.com.ua © 1999-2017 | Реклама на сайті | Умови використання | Зворотній зв'язок