Выпрямительные свойства п-р-переходов рассмотрим на примере плоскостного диода. Левая его часть имеет электронную проводимость, а правая – дырочную.
Так как концентрация электронов в н-области больше, чем в р-области, электроны стремятся диффундировать в р-область. По этой же причине дырки стремятся перейти в л-область. При этом происходит перенос электрических зарядов, вследствие чего дырочная область заряжается.
Однако и в состоянии равновесия через п-р-переход перемещаются электроны и дырки. Во-первых, вследствие теплового движения и разности концентраций электроны, обладающие энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, будут переходить из области в р-область. По этой же причине дырки переходят из р-области в п-область. В результате возникает ток диффузии, создаваемый направленным движением основных носителей заряда. Во-вторых, под действием контактной разности потенциалов в противоположную сторону будут перемещаться электроны из р-области, в которой они являются неосновными носителями зарядов, в п-область. По этой же причине дырки из п-области перемещаются в р-область. В результате возникает ток проводимости, создаваемый направленным движением неосновных носителей заряда.
Перемещение электронов и дырок в полупроводниковом диоде под действием внешнего напряжения: а — напряжение приложено в запорном направлении; б — напряжение приложено в пропускном направлении.
Если приложить к диоду внешнее напряжение плюсом к области, а минусом к р-области , потенциальный барьер увеличится. Поэтому основные носители заряда — электроны области и дырки р-области — не будут перемещаться через переход и ток диффузии прекратится. Для неосновных носителей заряда — электронов р-области и дырок области — напряжение данной полярности не является препятствующим и создаваемый ими ток не прекратится. Этот ток называют обратным или током насыщения. В создании обратного тока могут принимать участие только те свободные электроны р-области и дырки области, которые в результате тепловых колебаний оказались в зоне действия контактной разности потенциалов. Поэтому сила обратного тока мало зависит от приложенного напряжения и является для данного кристалла величиной практически постоянной. Обратный ток весьма мал и в нормальных условиях равен десятым или даже сотым долям миллиампера. Когда источник внешней э. д. с. подключен плюсом к области, а минусом к р-области, говорят, что напряжение приложено в обратном, или запорном, направлении.
Если внешнее напряжение приложено плюсом к р-области, а минусом к области, потенциальный барьер уменьшается. Поэтому возрастает поток основных носителей заряда электронов области в р-область, и дырок р-области в область. В то же время, пока контактная разность потенциалов сохраняется, через р-переход проходит встречный ток, создаваемый неосновными носителями заряда: электронами р-области и дырками области.
Результирующий ток, величина которого определяется главным образом движением основных носителей заряда, называют прямым током. С увеличением внешнего напряжения потенциальный барьер еще больше уменьшается и прямой ток резко возрастает. Когда источник внешней э. д. с. подключен плюсом к р-области, а минусом к области, говорят, что напряжение приложено в прямом, или пропускном, направлении.
Выпрямительные свойства полупроводникового диода наглядно выражаются его вольтамперной характеристикой, показывающей зависимость тока от величины и полярности приложенного напряжения.
Комментариев нет коммент.