Преход електрон-дупка
Всяко полупроводниково устройство се основава на един или повече преходи електрон-дупка.
Електронно*дупково съединение(p_n съединение) е контактната област на два полупроводника с различни видове проводимост.
Тъй като концентрацията на електрони в n-тип полупроводник значително надвишава концентрацията на дупки (n > > p), и обратно в p_type полупроводник (p > > n), когато два полупроводника от различни типове влязат в контакт, започва процесът на дифузия: дупките от p_региона бързо дифундират (прехвърлят) в n_региона, а електроните, напротив , от n_region до
В резултат на дифузия в n_областта на контактната граница концентрацията на електрони намалява и се появява положително зареден слой. В p_region, напротив, намалява
концентрация на дупки и се появява отрицателно зареден слой. По този начин се образува двоен електрически слой на полупроводниковия интерфейс, който предотвратява по-нататъшното
процесът на дифузия на електрони и дупки един към друг. Такъв слой се наричазаключващ.
Фиг. 93. Образуване на бариерен слой при
контактни полупроводници p_ и n_типове
p_n_junction има една удивителна характеристика:едностранна проводимост, тоест способността да пропуска електрически ток само в една посока.
Фигура 94. Директна връзка p_n
Обмислете две възможни опции за прилагане на напрежение към p_n_junction:
1) положителният полюс на източника е свързан към p_region, а отрицателният полюс към n_region.
След това, поради привличането на противоположни заряди един към друг, интензитетът на електрическото поле
la в блокиращия слой ще намалее. Естествено, това улеснява преминаването на основните носителиконтактен слой. Дупки от p_region и електрони от n_region, движещи се един към друг, ще пресекат p_n_junction, създавайки ток в посока напред. Токът през p_n_junction в този случай ще се увеличи с увеличаване на напрежението на източника.
2) положителният полюс на източника е свързан към n_region, а отрицателният полюс към p_region.
Фиг. 95. Реверсивна верига p_
Такова включване ще доведе до увеличаване на силата на полето в бариерния слой. Дупките в p_region и електроните в n_region няма да се движат един към друг, което ще доведе до увеличаване на концентрацията на малцинствени носители в блокиращия слой. Следователно практически няма ток през p_n_junction.Напрежението, приложено към p_n_junction с това включване, се наричаобратно. Много малък обратен ток се дължи само на присъщата проводимост на полупроводниковите материали, т.е. наличието на малка концентрация на свободни електрони в p_областта и дупки в n_областта.