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 внешнего электрического поля источника противоположна по направлению напряжённости 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.