Охарактеризуйте контакт электронного и дырочного полупроводников.
Соответствующим введением примесей в полупроводник можно создать такое их распределение, что одна часть кристалла будет полупроводником n-типа, а другая - полупроводником р-типа.
Электронно-дырочным переходом (р-n-переходом) называют слой полупроводника, располагающийся по обе стороны от границы раздела р и n-областей.
В зависимости от характера распределения примесей, различают резкий и плавный р-n-переходы. В резком р-n-переходе концентрация акцепторов и доноров изменяется скачкообразно на границе р- и n-областей (рис. 4.1, кривая 1).
В плавном переходе концентрация акцепторов и доноров является линейной функцией расстояния (рис. 4.1, кривая 2).
Относительно резкий р-n-переход можно создать при вплавлении примеси, плавный при диффузии.
Поскольку на границе раздела р- и n-областей имеется градиент концентрации свободных носителей заряда, то будет происходить процесс диффузии электронов в р-область и дырок в n-область. Это приводит к обеднению основными носителями заряда приграничных слоев и к возникновению объемных зарядов противоположного знака. В р-полупроводнике в приграничном слое падает концентрация дырок, а в n-полупроводнике концентрация электронов.
В резком р-n-переходе создаются обедненные слои ступенчатого объемного заряда (рис. 4.2), в плавном - линейного объемного заряда (рис. 4.2). Для случая на рисунках 4.2 и 4.3 концентрация акцепторов в р-области выше концентрации доноров в n-области. Толщины слоев обратно пропорциональны концентрациям примесей в областях полупроводника. Однако, при любых соотношениях концентрации примесей в областях полупроводника, сумма объемных зарядов в р- и n-областях равна нулю, т.е. площади под кривыми r(x) равны между собой.
Считают, что концентрация равновесных основных носителей заряда в полупроводнике вне р-n-перехода равна концентрации примесей, т.е. примеси полностью ионизованы. Тогда равновесная концентрация электронов nno в нейтральной части n-полупроводника равна ND, а равновесная концентрация дырок ppo, в нейтральной части р-области равна NA.
nno=ND , ppo=NA. (4.1.1)
Для равновесных концентраций всегда справедлив закон действующих масс, поэтому произведение концентраций основных и неосновных носителей заряда в обеих частях р-n-перехода всюду одинаково и равноni2:nno*pno=npo*ppo=ni2 (4.1.2)
На рис. 4.4 изображены зависимости концентраций основных и неосновных носителей заряда по обе стороны от резкого р-n-перехода и в самом резком р-n-переходе.
