Лабораторная работа № 2-8

Получающаяся в результате схема обедненного слоя представлена на рис.26. Потенциал φ(x) изменяется в слое монотонно. Везде внутри слоя, за исключением его границ, концентрация носителей пренебрежимо малы по сравнению с концентрациями примесей, поэтому плотность заряда обусловлена ионизованными примесями. Вне обедненного слоя концентрация примесей и носителей сбалансированы, и плотность заряда равна нулю.

Механизм возникновения области с резко уменьшенной концентрацией носителей следующий. Пусть в начальный момент заданы такие концентрации носителей, чтобы в каждой точке выполнялось условие электронейтральности. Подобная конфигурация не может оставаться неизменной, так как электроны начнут диффундировать из n-области (где их концентрация высока) в p-область (где их концентрация очень мала), а дырки – диффундировать в противоположном направлении. Диффузия будет сопровождаться переносом заряда, что приведет, в результате, к возникновению электрического поля, препятствующего диффузионным токам. В конце концов, будет достигнута равновесная конфигурация, в которой действие поля на токи в точности компенсирует эффекты, обусловленные диффузией. Поскольку носители весьма подвижны, в равновесной конфигурации концентрации носителей очень малы там, где поле имеет заметную величину, это видно на рис.26.

а) концентрация носителей; б) плотность заряда; в) потенциал φ(x), в зависимости от положения точки относительно р-n перехода.

Рассмотрим теперь поведение р-п перехода, когда к нему приложено внешнее напряжение U. Будем считать напряжение U положительным, если оно увеличивает потенциал в р–области и уменьшает его в п–области. Как обсуждалось выше, в обедненном слое при U=0, концентрация носителей значительно меньше, чем в однородных областях, расположенных дальше. Поскольку концентрация носителей в обедненном слое значительно меньше, чем в однородных областях, он обладает гораздо более высоким сопротивлением, а всю систему можно рассматривать как цепь с последовательно соединенными сопротивлениями, в которой относительно большое сопротивление помещено между двумя малыми. Если к такой цепи приложено напряжение U, то почти все падение напряжение приходится на область с высоким сопротивлением. Поэтому даже при наличии внешнего напряжения U потенциал φ(x) будет меняться заметным образом только в обедненном слое. Определенное при U=0 увеличение потенциала φ(x) при переходе через обедненный слой – Δφ при наличии поля будет определяться следующим образом

Интернет-магазин