P-n-перехід

Ця стаття потребує додаткових посилань на джерела для поліпшення її перевірності. Будь ласка, допоможіть удосконалити цю статтю, додавши посилання на надійні (авторитетні) джерела. Зверніться на сторінку обговорення за поясненнями та допоможіть виправити недоліки.
Матеріал без джерел може бути піддано сумніву та вилучено. (червень 2015)
p-n перехід у напівпровідниковому діоді.

p-n перехі́д (електронно-дірковий перехід) — область контакту напівпровідників p- та n-типу всередині монокристала напівпровідника, в якій відбувається перехід від одного типу провідності до іншого. Ця область характеризується одностороннім пропусканням електричного струму. На властивостях p-n переходів ґрунтується робота напівпровідникових діодів, транзисторів та інших електронних елементів з нелінійною вольт-амперною характеристикою.

Відкриття p-n переходу зазвичай відносять американському фізику Расселу Олу з Bell Labs.[1] Проте патент Ола було отримано лише в 1946 році, а перші західні публікації, присвячені p-n переходу, з'явилися ще роком пізніше. Натомість уже в 1941 році український фізик Вадим Лашкарьов опублікував роботу, в якій методом термозонду було досліджено перші p-n переходи [2].

Фізичні принципи

Області просторового заряду

Схема виникнення областей просторового заряду

В напівпровіднику p-типу концентрація дірок набагато перевищує концентрацію електронів. В напівпровіднику n-типу концентрація електронів набагато перевищує концентрацію дірок. Якщо між двома такими напівпровідниками встановити контакт, то виникне дифузійний струм — носії заряду, хаотично рухаючись перетікатимуть із тієї області, де їх більше у ту область, де їх менше. При такій дифузії електрони та дірки переносять із собою заряд. Як наслідок, область на границі стане зарядженою. Та область у напівпровіднику p-типу, яка примикає до границі розділу, отримає додатковий негативний заряд, принесений електронами, а погранична область в напівпровіднику n-типу отримає позитивний заряд, принесений дірками. Таким чином, границя розділу буде оточена двома областями просторового заряду протилежного знаку.

Електричне поле, яке виникає внаслідок утворення областей просторового заряду, спричиняє дрейфовий струм у напрямку протилежному дифузійному струму. Урешті-решт, між дифузійним і дрейфовим струмами встановлюється динамічна рівновага і перетікання зарядів припиняється.

Утворення переходу

Якщо прикласти зовнішню напругу таким чином, щоб створене нею електричне поле було направленим в протилежному напрямку до напрямку електричного поля між областями просторового заряду, то динамічна рівновага порушується, і дифузійний струм переважатиме дрейфовий струм, швидко наростаючи з підвищенням напруги. Таке під'єднання напруги до p-n переходу називається прямим зміщенням.

Якщо ж зовнішня напруга прикладена так, що створене нею поле є такого ж напрямку що і поле між областями просторового заряду, то це призводить лише до збільшення областей просторового заряду, й струм через p-n перехід не проходитиме. Таке під'єднання напруги до p-n переходу називається зворотним зміщенням.

Застосування

На властивостях p-n переходів ґрунтується робота численних напівпровідникових приладів: діодів, транзисторів, сонячних елементів, світлодіодів тощо.

Див. також

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: P-n-перехід

Примітки

  1. ↑ Riordan, Michael; Lillian Hoddeson (1988). Crystal fire: the invention of the transistor and the birth of the information age. USA: W. W. Norton & Company. с. 88—97. ISBN 0-393-31851-6.
  2. ↑ V.G.Lytovchenko, M.V.Strikha. 100 years of semiconductor science. The Ukrainian contribution // Europhysics News. – 2014. – v.45, n.1. – P.15-18.


Електроніка Це незавершена стаття про електроніку.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.