Електричний струм через контакт напівпровідників р і п типів
Розглянемо явище проходження електричного струму через контакт напівпровідників p – і n – типів. На наступному малюнку зображений такий контакт.
Ліва частина представленого напівпровідника містить акцепторні домішки. Права частина представленого напівпровідника містить донорні домішки. Відповідно ліва частина є напівпровідником p – типу, а права напівпровідником n – типу.
Між напівпровідниками утворюється особлива зона – зона переходу. У ній зовсім мало зарядів, тут відбувається рекомбінація електронів і дірок.
Контакт напівпровідників р – і п – типів
На малюнку електрони представлені кружечками блакитного кольору, а дірки – кружальцями сірого кольору. Контакт двох напівпровідників n – і p – типів називають pn – переходом, або np – переходом.
У результаті контакту між напівпровідниками починається дифузія. Деяка частина електронів переходить до дірки, а деяка частина дірок переходить на бік електронів. В результаті чого напівпровідники заряджаються: n – позитивно, а p – негативно.
Після того, як електричне поле, яке буде виникати в зоні переходу, почне перешкоджати переміщенню електронів і дірок, дифузія припиниться.
Для дослідження властивостей pn – переходу підключимо його в ланцюг так, як показано на наступній схемі.
Спочатку підключимо джерело живлення так, щоб потенціал на бік напівпровідника p – типу припадав позитивний потенціал, а на бік n – типу негативний.
При такому підключенні провідність напівпровідника буде велика. Струм через перехід буде створюватися основними носіями: з n в p – електронами, а з p в n – дірками.
Опір буде дуже маленьким. Таке підключення pn – переходу називається прямим. Тепер змінимо полярність підключення джерела живлення.
Значення сили струму значно зменшиться, ніж у попередньому випадку. Струм в цьому випадку буде створюватися неосновними носіями, число яких значно менше, ніж число основних носіїв.
Вольт – амперна характеристика
Провідність у цьому випадку буде маленькою, а опір великим. Утворюється замикаючий шар. Таке підключення pn – переходу називається зворотним.
При дослідженні властивостей якого або елемента, часто будують залежність сили струму від різниці потенціалів. Даний тип залежності отримав у фізиці назву вольт – амперної характеристики. Іноді для зручності запису пишуть просто ВАХ.
На наступному графіку показані вольт – амперні характеристики прямого та зворотного підключення pn – переходу.
Суцільною лінією намальована вольт – амперна характеристика прямого підключення pn – переходу, а пунктирною – зворотного підключення.
На основі властивостей pn – переходу зроблені різні радіотехнічні елементи, наприклад, діоди.