Физика. 10 класс

Электронно-дырочный переход. Рассмотрим полупроводник, одна часть которого содержит донорную примесь и поэтому является полупроводником n-типа, а вторая — акцепторную примесь и является полупроводником p-типа. В зоне контакта образуется тонкий слой, который называют электронно-дырочным переходом или n–p-переходом. Концентрация свободных электронов в n-области значительно выше, чем в p-области, соответственно концентрация дырок в p-области значительно больше их концентрации в n-области. Из-за того, что через границу раздела происходит диффузия электронов из n- в p-область и диффузия дырок из p- в n-область, на границе n- и p-областей появляется электрическое поле. Оно препятствует дальнейшему переходу основных носителей заряда через границу раздела. Иными словами, в зоне перехода между полупроводниками n- и p-типов образуется запирающий слой (рис. 227.1, а).

Соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока, лампочки и полупроводника с n–p-переходом. При этом положительный полюс источника тока подключим к p-области, а отрицательный — к n-области (рис. 227.1, б).

При замыкании цепи лампочка светится. Вывод очевиден: в цепи проходит электрический ток.

Объясним наблюдаемое явление. Под действием электрического поля, созданного источником тока, запирающий слой начнёт исчезать, так как напряжённость «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mover»«mi»E«/mi»«mo»§#8594;«/mo»«/mover»«/math» внешнего электрического поля источника противоположна по направлению напряжённости «math xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«msup»«mover»«mi»E«/mi»«mo»§#8594;«/mo»«/mover»«mo»*«/mo»«/msup»«/math» поля запирающего слоя и может практически полностью скомпенсировать её. Это приводит к возобновлению диффузии основных носителей заряда через n–p-переход: из области n в область p — электронов, а из области p в область n — дырок. При этом толщина n–p-перехода уменьшается, следовательно, уменьшается его сопротивление (рис. 227.1, в). В этом случае n–p-переход включён в прямом (пропускном) направлении.

А теперь подключим положительный полюс источника тока к n-области, а отрицательный — к p-области (рис. 227.1, г). При замыкании цепи лампочка не светится, т. е. электрического тока в цепи нет.