Електрически възел в полупроводникови а - интерфейс слой е между две области, чиито физически характеристики са съществено различни.
Преходите между два полупроводникови региони с различни видове проводимости наречени електрон-дупка или р-N възли.
Преходите между двата региона с тип проводимост (р- или п-тип), които се различават в концентрация примес и съответно стойността на специфична проводимост по-долу електрон-електрон (- преход) или дупка отвор (- преход) и знак "+" в наименованието един от слоевете показва, че концентрацията на един вид на носители на заряд в този слой е значително по-висока, отколкото във втория слой и по този начин има по-малък електрически съпротивление.
Преходите между два полупроводникови материали с различни забранена зона, наречени heterojunctions. Ако една от областите, които преходния метал е такъв преход се нарича метал полупроводникови възел.
Metal-полупроводник контакт. Да предположим, че нивото на Ферми в метала, който винаги се намира в проводимата зона се намира над нивото на Ферми на един полупроводник р-тип.
Фиг. 1. Енергийна банда схема на контакт метал-полупроводник р-тип:
и - метал - р-тип полупроводници, а - метал-полупроводник контакт.
Тъй като енергията на електрон метални повече превозвачи полупроводникови такса, някои от електроните ще се премести от метала в полупроводника. Преходът ще продължи толкова дълго, колкото на нивото на Ферми близо до контакта са изравнени. В полупроводникови близо до контакта, ще презареждането електрони # 916; п които ще рекомбинират с дупки. Намаляването на концентрацията на дупки би нарушило електронеутралност на този сайт. На нея слой от фиксирани отрицателни йони акцептор примес област, съответно, може да не се изисква положително, така заряд пространство оформен в контактния регион.
В система равновесие има динамично равновесие брояч движи сърцевина и не-носители.
В тясната част на контакта, дебелината на който се характеризира с т.нар Debye, енергийните нива са извити (фиг. 1с).
Преходът между метала и полупроводника има стробиращи свойства. Това се нарича Шотки бариера.
Подобни процеси се извършват, когато са в контакт с мен п-тип полупроводници, чиито Ферми ниво е по-висока от тази на мен.
Фиг. 2. диаграма лента на полупроводникови метал контакт с, в които има изчерпване област: и - метал, - п-тип полупроводникови а, а - метал-полупроводник контакт
Връзка с две р и п-тип полупроводници. Разглеждане на прехода между двете полупроводникови региони с различен тип проводимост. Концентрация на мнозинството носители в тези области може да бъде равно или се различава съществено.
А PN кръстопът, който се нарича симетрична. Ако концентрацията на носители на заряд мнозинство в различни области (или) и се различават в 100 ... 1000, така че р-п възли се нарича асиметрични.
В зависимост от естеството на примеса, има два вида преходи: остър (етап) и гладки. В рязък преход концентрация на примеси в пограничните райони са се променили до разстояние, съизмерими с дължината на дифузия. Гладък преход от концентрацията на примес в граничните области са променени от разстояние много по-голяма дължина на дифузия.
Информацията асиметричен р- n- преход. Да предположим, че концентрацията на дупка в полупроводника р-тип е много по-висока концентрация на електрони в п-тип.
Тъй като концентрацията на дупка в р регион е по-висока, отколкото в област п, част от отвори преминават чрез дифузия в п-област, близо до границата ще следователно излишък дупки да се rekombinorovat с електрони. Следователно в тази област ще намали концентрацията на свободни електрони и образува област некомпенсирани положителни примеси йон донори. В отворите на р-област от напускане на граничния слой улеснява образуването на региони с некомпенсирани отрицателни заряди на акцепторни примеси създадени йони.
Също така, има дифузия на п електрони движещ слой в р слой. Обем случва толкова дълго, колкото нивата на Ферми не са равни.
Daylight малцинствените превозвачи води до намаляване на пространството заряд и електрическо поле в кръстовището. В резултат на това има допълнителна дифузия съединителни мажоритарните превозвачи, като по електрическото поле отнема първоначалната си стойност. В случай на равен поток от мнозинството, както и тарифите малцинство превозвачи и по този начин течения настъпва динамично равновесие.
По този начин, след като р-п- възел в равновесие движат две противоположно насочени потока разходи са в динамично равновесие и взаимно компенсиране помежду си.
Йоните в р-п-преход създава потенциална разлика Великобритания. нарича потенциал бариера или контакт потенциал разлика.
електрическа сила на полето - диференциал на Великобритания. взети заедно координатната:
Стойността на контакт потенциална разлика се определя от позицията на ниво Ферми в областта п и р:
Ширината на асиметрична преход стъпка може да бъде определена от израза:
при което - относителната диелектричната константа на полупроводника; - диелектрична константа на въздуха.
Преход измества в посока напред. Намалете потенциал бариера, и ще бъде равна на :. Съответно р- n- намали ширината на преход: и съпротивление. Електрическият ток ще тече верига. Въпреки това, толкова дълго, колкото | |> | U |, обеднен на N- преход носители на заряд р- има висока устойчивост и има ниска стойност на тока. Този допълнителен ток е причинена от движението на дифузия на таксата превозвачи, които движението е станало възможно благодарение на намаляването на потенциалната бариера.
Ако | = | U | дебелината на р- n- прехода клони към нула, и с допълнително увеличение на напрежението U като област преход, обеднен на носители на заряд изчезват напълно.
Фиг. 1. Структура на р- n- възел измества в посока напред (а); потенциал разпределение в р-n-прехода (б)
Въвеждането на носители на заряд чрез PN възел в област полупроводников когато те са малцинствени носители чрез намаляване на потенциалната бариера се нарича инжектиране.
Инжектиране слой, имащ относително ниско съпротивление наречен емитер. слой където носители мнозинството не inzhektriuyutsya към него - база.
Близо р- концентрация n- преход дупка в п региона и електроните в р регион, различен от равновесие :; ,
Допълнителна n.n.z. с течение на времето (3 ... 5) # 964; компенсирани мажоритарните превозвачи, които идват от по-голямата част от производството на полупроводници. В резултат на това на границата на р-н преход появява зареждане генерира мажоритарните превозвачи. И при следното условие: # 8710; NN # 8710; PN; # 8710; стр # 8710; NP
Електронеутралност полупроводникови възстановено. Такова преразпределение на превозвачи мнозинство такса води до появата на електрически ток във външна верига, защото акт за да се зарежда превозвачи да замени напусналия р-н прехода и изчезна в резултат на рекомбинация. Когато дифузия n.n.z. във вътрешността на полупроводника, концентрацията им постоянно намалява поради рекомбинация. Ако размерът на р- и n- райони надвишава LN на дължина дифузия. Lp. концентрацията на малцинствените носители на заряд далеч от прехода се изчислява по формулата:
където х е разстоянието от точката, където излишък концентрация равна # 8710; PN или # 8710; NP.
На h≈ разстояние (3 ± 5) n.n.z. концентрация L търси pn0 и np0. Далеч от р-н кръстовището, когато компонентът, дифузия на тока отива към нула, последният има характер на дрейф и o.n.z. се движи в електрическо поле, създадено от външно напрежение в р- на място и N- региони като омично съпротивление.
В състояние на равновесие чрез р-п-преход ток потоци, който има два компонента. Един от тях е в резултат на разпространението на превозвачи мнозинство такса в района, където те са малцинство, а другият - дрейф n.n.z. термичен произход. дифузия ток o.n.z. - IT чрез намаляване на потенциални увеличения бариера и е функция на приложеното напрежение.
Друг компонент на ток при приложеното напрежение остава по същество непроменена, поради образуването до р-п- прехода на носители на разстояние по-малко от дължината на дифузия.
Това уравнение е идеализирана р-n-възел, който се определя на базата на характеристиките на ток-напрежение на полупроводникови устройства. IT - термичен ток (обратната насищане ток). Това зависи от температурата и е независимо от напрежението.
Лятно измества в противоположна посока.
Фиг. 2. Структурата на р-п-преход диагонален в обратна посока (а) на потенциал разпределение в р-n-връзка (В)
Ако възел електрон-дупка се прилага обратно напрежение, полярността на която съвпада с посоката на контакт потенциална разлика ( "+" на п-областта, "-" на р-област), общите потенциални увеличения бариера.
Движение на мнозинството носители чрез р-п- съединителни намалява и при определени стойности обикновено U престане, т.е. Тя започва недостиг на мнозинството носители в областта на р-п- преход. Когато този ток се дължи на движението на n.n.z. че след като областта на кръстовище PN, те също ще бъдат уловени и прехвърлени през р-n-преход. Това екстракция ( "всмукване" n.n.z.). Грижа n.n.z. Това води до факта, че концентрацията на р-п- преход намалява до нула. Спад n.n.z. Той създава електрически ток. За да се промени отклонение:
По този начин, настоящото индуцирана n.n.z. топлинна движение Тя остава непроменена и тока поради дифузия o.n.z. намалява експоненциално. При напрежение от 2-3 # 966; T ток o.n.z. могат да бъдат пренебрегвани. Стойността на обратен ток е независим от обратната напрежение прилага към р-п- възел. Ето защо, термичен ток него в този случай е токът на насищане обратен. Това се дължи на факта, че всички n.n.z. генерирана в обема, ограничена от дължината на дифузия и площ от р-п- възел участват в движението чрез р-п-възел. От това следва, че идеализира р-н смени порта има свойства.
Свързани статии