Классификация электрических переходов

Электронный переход в полупроводнике – это граничный слой меж 2-мя областями полупроводника, физические свойства которых значительно различаются (рис.1.9).


1. Электронно дырочный либо p-n переход - появляется на границе меж 2-мя областями полупроводника с различным типом проводимости (рис1.9а).

2. Электронно – электрический (n+-n) и дырочно – дырочный переходы (p+-p) переходы - появляются меж областями Классификация электрических переходов полупроводника с различной удельной проводимостью (рис1.9б,с). Знаком + - обозначена область, где концентрация свободных носителей заряда выше.

3. Переход на границе металл-полупроводник(рис1.9д). Если на границе областей металл- полупроводник n-типа работа выхода электронов из полупроводника Ап/п меньше работы выхода электронов из металла Ам (Ап/п< Ам), то в области Классификация электрических переходов контакта электроны из полупроводника n-типа перебегают в металл, образуя в нем лишний отрицательный заряд, а приграничная область полупроводника n-типа оказывается заряженной положительно. Меж зарядами появляется контактная разность потенциалов и электронное поле, препятствующее переходу электронов в металл. В тоже время оно содействует переходу электронов из металла (неосновные Классификация электрических переходов носители) в полупроводник. Таковой переход обладает выпрямительными качествами и употребляется в диодиках Шотки.

Если Ап/п> Ам, то приграничные области не обеднены, а обогащены электронами. Их сопротивление оказывается малым независимо от полярности напряжения на нем, выпрямительными качествами таковой переход не обладает. Таковой переход именуется омический контакт, он Классификация электрических переходов употребляется для сотворения железных контактов к областям полупроводника.

4. Гетеропереход - появляется меж 2-мя разнородными полупроводниками, имеющими различную ширину нелегальной зоной.

5. Переход на границе металл- диэлектрик- полупроводник (МДП).

Процессы, протекающие в системе МДП, связаны с эффектом электронного поля. Эффект поля состоит в изменении концентрации носителей заряда, а как следует и проводимости в Классификация электрических переходов приповерхностном слое полупроводника под действием электронного поля создаваемого напряжением Е (рис.1.10). В системе МДП протекание тока нереально. Но в отличие от металла заряд в полупроводнике не сосредоточен на поверхности, а умеренно распределен в обьеме полупроводника.

Режим обогащения и режим обеднения. Приповерхностный слой с завышенной концентрацией свободных носителей заряда именуется Классификация электрических переходов обогащенным, а с пониженной концентрацией – обедненным.

При положительной полярности на металле относительно полупроводника в полупроводнике n-типа происходит обогащение приповерхностного слоя электронами, а в полупроводнике p-типа - обеднение его дырками.

При отрицательной полярности на металле относительно полупроводника в полупроводнике n-типа приповерхностный слой обедняется электронами, а в полупроводнике p-типа Классификация электрических переходов – обогащается дырками.

Слой инверсной проводимости. Если в режиме обеднения продолжить повышение напряжения, то процесс обеднения продолжится, (обедненный слой будет расширяться). В то же время в приповерхностный слой устремятся неосновные носители заряда из глубины полупроводника. Когда их концентрация превзойдет концентрацию главных носителей заряда, то можно гласить о смене типа проводимости приповерхностного Классификация электрических переходов слоя. Этот приповерхностный слой, образованный неосновными носителями заряда, именуется слоем инверсной проводимости.

1.2.2. p-n переход

Механическим контактом 2-ух полупроводников с разным типом проводимости p-n переход получить нереально, потому что:

а) поверхности полупроводников покрыты слоем окислом, который является диэлектриком.

б) всегда существует зазор, превосходящий межатомное расстояние.

Более всераспространены Классификация электрических переходов два метода получения p-n перехода.

а) Способ сплавления.

б) Диффузионный способ.


Разглядим метод (б). Более всераспространена планарная конструкция p-n переходов, при которой p-n переход создаётся оковём диффузии на одну из

сторон пластинки полупроводника.

1.Узкая пластинка подвергается термической обработке, в итоге чего возникает слой диокиси кремния SiO2- изолятор Классификация электрических переходов.

2.Используя способы фотолитографии, убирают определённые участки в слое SiO2, создавая окна и напыляя туда акцепторную примесь.

3. В итоге диффузии атомов примеси в полупроводнике n-типа появляется p-область, а меж ними p-n переход. p-n переход.

1.2.3. Образование p-n перехода. p-n переход в сбалансированном состояние

Разглядим подробнее процесс образования p Классификация электрических переходов-n перехода. Сбалансированным именуют такое состояние перехода, когда отсутствует наружное напряжение. Напомним, что в р-области имеются два вида главных носителей заряда: недвижные негативно заряженные ионы атомов акцепторной примеси и свободные положительно заряженные дырки; а в n-области имеются также два вида главных носителей заряда: недвижные положительно заряженные ионы Классификация электрических переходов атомов акцепторной примеси и свободные негативно заряженные электроны.

До соприкосновения p и n областей электроны дырки и ионы примесей распределены умеренно. При контакте на границе p и n областей появляется градиент концентрации свободных носителей заряда и диффузия. Под действием диффузии электроны из n области перебегает в p Классификация электрических переходов и рекомбинирует там с дырками. Дырки из р области перебегают в n-область и рекомбинируют там с электронами. В итоге такового движения свободных носителей заряда в приграничной области их концентрация убывает практически до нуля и в тоже время в р области появляется отрицательный пространственный заряд ионов акцепторной примеси, а в Классификация электрических переходов n области положительный пространственный заряд ионов донорной примеси. Меж этими зарядами появляется контактная разность потенциалов φк и электронное поле Ек, которое препятствует диффузии свободных носителей заряда из глубины р и n областей через р-n переход. Таким макаром область, объединённая свободными носителями заряда со своим электронным полем и именуется р Классификация электрических переходов-n переходом.

P-n-переход характеризуется 2-мя основными параметрами:

1. высота потенциального барьера. Она равна контактной разности потенциалов φк,. Это разность потенциалов в переходе, обусловленная градиентом концентрации носителей заряда. Это энергия, которой должен владеть свободный заряд чтоб преодолеть возможный барьер:

где k — неизменная Больцмана; е — заряд электрона; Т — температура Классификация электрических переходов; Nа и NД — концентрации акцепторов и доноров в дырочной и электрической областях соответственно; рр и рn„ — концентрации дырок в р- и n-областях соответственно; ni,- — собственная концентрация носителей заряда в нелигированном полупроводнике, jт=кТ/е - температурный потенциал. При температуре Т=270С jт=0.025В, для германиевого перехода jк=0,6В Классификация электрических переходов, для кремниевого перехода jк=0,8В.

2. ширина p-n-перехода – это приграничная область, обеднённая носителями заряда, которая размещается в p и n областях lp-n = lp + ln:

, отсюда ,

где ε — относительная диэлектрическая проницаемость материала полупроводника; ε0 — диэлектрическая неизменная свободного места.

Толщина электронно-дырочных переходов имеет порядок (0,1-10)мкм. Если , то и p Классификация электрических переходов-n переход именуется симметричным, если , то и p-n переход именуется несимметричным, причём он в главном размещается в области полупроводника с наименьшей концентрацией примеси.

В сбалансированном состоянии (без наружного напряжения) через р-п переход движутся два встречных потока зарядов (протекают два тока). Это дрейфовый ток неосновных носителей заряда и Классификация электрических переходов диффузионный ток, который связан с основными носителями заряда. Потому что наружное напряжение отсутствует и тока во наружной цепи нет, то дрейфовый ток и диффузионный ток взаимно уравновешиваются и результирующий ток равен нулю

Iдр + Iдиф = 0.

Это соотношение именуют условие динамического равновесия процессов диффузии и дрейфа в изолированном (сбалансированном) p-n- переходе.

Поверхность, по Классификация электрических переходов которой контактируют p и n области именуется металлургической границей. Реально она имеет конечную толщину - δм. Если δм<< lp-n, то p-n-переход именуют резким. Если δм>>lp-n, то p-n-переход именуют плавным.


klassifikaciya-i-harakteristiki-kompyuternih-setej.html
klassifikaciya-i-klinicheskaya-kartina-slabitelnih-preparatov.html
klassifikaciya-i-kratkaya-harakteristika-ov.html