§ 37-1. Прымесная праводнасць паўправаднікоў. Электронна-дзірачны пераход

Электронна-дзірачны пераход. Разгледзім паўправаднік, адна частка якога змяшчае донарную прымесь і таму з'яўляецца паўправадніком n-тыпу, а другая — акцэптарную прымесь і з'яўляецца паўправадніком p-тыпу. У зоне кантакту ўтвараецца тонкі слой, які называюць электронна-дзірачным пераходам або n–p-пераходам. Канцэнтрацыя свабодных электронаў у n-зоне значна вышэйшая, чым у p-зоне, адпаведна канцэнтрацыя дзірак у p-зоне значна большая за іх канцэнтрацыю ў n-зоне. З прычыны таго, што праз мяжу падзелу адбываецца дыфузія электронаў з n- у p-зону і дыфузія дзірак з p- у n-зону, на мяжы n- і p-зон з'яўляецца электрычнае поле. Яно перашкаджае далейшаму пераходу асноўных носьбітаў зараду праз мяжу падзелу. Іншымі словамі, у зоне пераходу паміж паўправаднікамі n- і p-тыпаў утвараецца замыкаючы слой (мал. 227.1, а).

Збяром электрычны ланцуг, які складаецца з крыніцы току, лямпачкі і паўправадніка з n–p-пераходам. Пры гэтым дадатны полюс крыніцы току падключым да р-зоны, а адмоўны — да n-зоны (мал. 227.1 б).

Пры замыканні ланцуга лямпачка свеціцца. Выснова відавочная: у ланцугу праходзіць электрычны ток. 

Растлумачым з'яву, якую назіралі. Пад уздзеяннем электрычнага поля, створанага крыніцай току, замыкаючы слой пачне знікаць, бо напружанасць  знешняга электрычнага поля крыніцы супрацьлеглая па напрамку напружанасці поля замыкаючага слоя і практычна цалкам кампенсуе яе. Гэта прыводзіць да аднаўлення дыфузіі асноўных носьбітаў зарада праз n–p-пераход: з зоны n у зону p-электронаў, а з зоны p у зону n-дзірак. Пры гэтым таўшчыня n–p-пераходу памяншаецца, значыць, памяншаецца і яго супраціўленне (мал. 227.1, в). У гэтым выпадку n–p-пераход уключаны ў прамым (прапускным) напрамку. 

А цяпер падключым дадатны полюс крыніцы току да n-зоны, а адмоўны — да р-зоны (мал. 227.1, г). Пры замыканні ланцуга лямпачка не свеціцца, гэта значыць электрычнага току ў ланцугу няма.

Прычына ў тым, што таўшчыня замыкаючага слоя і, значыць, яго супраціўленне павялічваюцца, бо напрамак напружанасці электрычнага поля, створанага крыніцай, супадае з напрамкам напружанасці поля замыкаючага слоя. У гэтым выпадку n–p-пераход уключаны ў адваротным напрамку, і ток праз n–p-пераход практычна не ідзе (калі не ўлічваць ток, створаны неасноўнымі носьбітамі зараду, канцэнтрацыя якіх малая ў параўнанні з канцэнтрацыяй асноўных носьбітаў).

Такім чынам, n–p-пераход у паўправадніку мае аднабаковую праводнасць. На малюнку 227.2 прыведзена вольт-амперная характарыстыка прамога переходу — участак ОВ і адваротнага пераходу — участак ОА.