По виду проводимости

Электронные полупроводники (n-типа)

 

 

Полупроводник n-типа

Термин «n-тип» происходит от слова «negative», обозначающего отрицательный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников имеет примесную природу. В четырёхвалентный полупроводник (например, кремний) добавляют примесь пятивалентного полупроводника (например, мышьяка). В процессе взаимодействия каждый атом примеси вступает в ковалентную связь с атомами кремния. Однако для пятого электрона атома мышьяка нет места в насыщенных валентных связях, и он переходит на дальнюю электронную оболочку. Там для отрыва электрона от атома нужно меньшее количество энергии. Электрон отрывается и превращается в свободный. В данном случае перенос заряда осуществляется электроном, а не дыркой, то есть данный вид полупроводников проводит электрический ток подобно металлам. Примеси, которые добавляют в полупроводники, вследствие чего они превращаются в полупроводники n-типа, называются донорными.

Проводимость N-полупроводников приблизительно равна:

Дырочные полупроводники (р-типа)

 

 

Полупроводник p-типа

Термин «p-тип» происходит от слова «positive», обозначающего положительный заряд основных носителей. Этот вид полупроводников, кроме примесной основы, характеризуется дырочной природой проводимости. В четырёхвалентный полупроводник (например, в кремний) добавляют небольшое количество атомов трехвалентного элемента (например, индия). Каждый атом примеси устанавливает ковалентную связь с тремя соседними атомами кремния. Для установки связи с четвёртым атомом кремния у атома индия нет валентного электрона, поэтому он захватывает валентный электрон из ковалентной связи между соседними атомами кремния и становится отрицательно заряженным ионом, вследствие чего образуется дырка. Примеси, которые добавляют в этом случае, называются акцепторными.

Проводимость p-полупроводников приблизительно равна:

 

Электронно-дырочный переход

 

электронно-дырочный переход или p-n-Перехо́д (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный),— область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

 

		φК

 

Рис. 1 Рис. 2 Рис. 3

 

При отсутствии внешнего электрического поля (Рис. 1) через p-n переход проходят только неосновные носители (их очень мало).

Концентрация дырок в зоне p намного больше чем в зоне n, а в зоне n наоборот велика концентрация электронов. На границе раздела полупроводников создаётся градиент концентрации дырок и электронов. Это вызывает диффузионное перемещение дырок и области p в область n, а электронов в противоположном направлении. Таким образом образуется обеднённый слой от подвижных носителей заряда, и появляются два не скомпенсированных заряда “+n” и “-p” и поле Е.

Двойной электрический слой в области p-n перехода обуславливает контактную разность потенциалов (или потенциальный барьер).

для Ge φ_К = 0,3-0,4 B

для Si φ_К = 0,7-0,8 B

Если подключить к p-n переходу внешний источник с полярностью Uоб (“+” к n области, а “–“ к p области), то обеднённый слой расширится φ_к + Uоб (здесь I_обр = I₀ – тепловой ток)

Если поменять полярность U_пр (см. третий рисунок), то обеднённый слой сузится, а его проводимость увеличится т.к. электроны и дырки под воздействием U_пр начнут двигаться навстречу друг другу к p-n переходу, при этом I_пр >> I_обр = I_o