Warning: session_name(): Cannot change session name when session is active in /home/stalko/rodina-ru.com/docs/dokuwiki/inc/init.php on line 231
Warning: session_set_cookie_params(): Cannot change session cookie parameters when session is active in /home/stalko/rodina-ru.com/docs/dokuwiki/inc/init.php on line 232
======p-n-переход======
**//p-n//-перехо́д** или **электронно-дырочный переход** — область соприкосновения двух [[полупроводник|полупроводников]] с разными типами проводимости — [[дырка|дырочной]] (//**p**//, от [[английский-язык|англ.]] //positive// — положительная) и [[электрон|электронной]] (//**n**//, от [[английский-язык|англ.]] //negative// — отрицательная). Электрические процессы в //p-n//-переходах являются основой работы [[полупроводниковые-приборы|полупроводниковых приборов]] с нелинейной [[вольт-амперная-характеристика|вольт-амперной характеристикой]] ([[полупроводниковый-диод|диодов]], [[транзистор|транзисторов]] и других).
[{{wiki:600px-энергетическая-диаграмма-p-n-перехода.png|Энергетическая диаграмма //p-n//-перехода. a) Состояние равновесия; b) При приложенном прямом напряжении; c) При приложенном обратном напряжении.}}]
=====Области пространственного заряда=====
В [[полупроводник-p-типа|полупроводнике p-типа]], который получается посредством [[акцептор-физика-|акцепторной]] примеси, концентрация дырок намного превышает концентрацию электронов. В [[полупроводник-n-типа|полупроводнике n-типа]], который получается посредством [[донор-физика-|донорной]] примеси, концентрация электронов намного превышает концентрацию дырок. Если между двумя такими полупроводниками установить контакт, то возникнет диффузионный [[электрический-ток|ток]] — основные носители заряда (электроны и дырки) хаотично перетекают из той области, где их больше, в ту область, где их меньше, и [[рекомбинация-физика-полупроводников-|рекомбинируют]] друг с другом. Как следствие, вблизи границы между областями практически не будет свободных (подвижных) основных носителей заряда, но останутся ионы примесей с некомпенсированными зарядами(([[#CITEREF.D0.9A.D1.80.D0.B0.D1.82.D0.BA.D0.B0.D1.8F_.D1.82.D0.B5.D0.BE.D1.80.D0.B8.D1.8F2002|Краткая теория, 2002]].)). Область в полупроводнике //p//-типа, которая примыкает к границе, получает при этом отрицательный заряд, приносимый электронами, а пограничная область в полупроводнике //n//-типа получает положительный заряд, приносимый дырками (точнее, теряет уносимый электронами отрицательный заряд).
Таким образом, на границе полупроводников образуются два слоя с [[пространственный-заряд|пространственными зарядами]] противоположного знака, порождающие в переходе [[электрическое-поле|электрическое поле]]. Это поле вызывает дрейфовый ток в направлении, противоположном диффузионному току. В конце концов, между диффузионным и дрейфовым токами устанавливается [[динамическое-равновесие|динамическое равновесие]], и изменение пространственных зарядов прекращается. Обеднённые области с неподвижными пространственными зарядами и называют //p-n//-переходом(([[#CITEREF.D0.AD.D0.BB.D0.B5.D0.BA.D1.82.D1.80.D0.BE.D0.BD.D0.B8.D0.BA.D0.B01991|Электроника, 1991]].)).
=====Выпрямительные свойства=====
[{{wiki:220px-pn-diode-with-electrical-symbol-ru-svg.png|Устройство простейшего прибора, основанного на //p-n//-переходе — полупроводникового диода — и его символическое изображение на принципиальных схемах (треугольник обозначает //p//-область и указывает направление тока).}}]Если к слоям полупроводника приложено внешнее напряжение так, что создаваемое им электрическое поле направлено противоположно существующему в переходе полю, то динамическое равновесие нарушается, и диффузионный ток преобладает над дрейфовым током, быстро нарастая с повышением напряжения. Такое подключение напряжения к //p-n//-переходу называется **прямым смещением** (на область //p//-типа подан положительный потенциал относительно области //n//-типа).
Если внешнее напряжение приложить так, чтобы созданное им поле было одного направления с полем в переходе, то это приведёт лишь к увеличению толщины слоёв пространственного заряда. Диффузионный ток уменьшится настолько, что преобладающим станет малый дрейфовый ток. Такое подключение напряжения к //p-n//-переходу называется **обратным смещением** (или запорным смещением), а протекающий при этом через переход суммарный ток, который определяется в основном [[тепло|тепловой]] или [[фотон|фотонной]] генерацией пар электрон-дырка, называется обратным током.
=====Ёмкость=====
Ёмкость //p-n//-перехода — это [[электрическая-ёмкость|ёмкости]] объёмных зарядов, накопленных в полупроводниках на //p-n//-переходе и за его пределами. Ёмкость //p-n//-перехода нелинейна — она зависит от полярности и значения внешнего напряжения, приложенного к переходу. Различают два вида ёмкостей //p-n//-перехода: барьерная и диффузионная((//Акимова Г. Н.// Электронная техника. — Москва: Маршрут, 2003. — С. 28—30. — 290 с. — ISBN ББК 39.2111-08.)).
====Барьерная ёмкость====
Барьерная (или зарядовая) ёмкость связана с изменением потенциального барьера в переходе и возникает при обратном смещении. Она эквивалентна ёмкости плоского конденсатора, в котором слоем диэлектрика служит запирающий слой, а обкладками — //p// и //n//-области перехода. Барьерная ёмкость зависит от площади перехода и относительной диэлектрической проницаемости полупроводника.
====Диффузионная ёмкость====
Диффузионная ёмкость обусловлена накоплением в области неосновных для неё носителей (электронов в //p//-области и дырок в //n//-области) при прямом смещении. Диффузионная ёмкость увеличивается с ростом прямого напряжения.
=====Методы формирования=====
====Вплавление примесей====
При вплавлении [[монокристалл]] нагревают до температуры плавления примеси, после чего часть кристалла растворяется в расплаве примеси. При охлаждении происходит [[рекристаллизация]] монокристалла с материалом примеси. Такой переход называется **сплавным**.
====Диффузия примесей====
В основе технологии получения диффузного перехода лежит метод [[фотолитография|фотолитографии]]. Для создания диффузного перехода на поверхность кристалла наносится [[фоторезист]] — фоточувствительное вещество, которое [[полимеризация|полимеризуется]] засвечиванием. Неполимеризованные области смываются, производится [[травление-фотолитография-|травление]] плёнки [[диоксид-кремния|диоксида кремния]], и в образовавшиеся окна производят диффузию примеси в пластину кремния. Такой переход называется **планарным**.
====Эпитаксиальное наращивание====
Сущность [[эпитаксия|эпитаксиального]] наращивания состоит в разложении некоторых химических соединений с примесью [[легирование-полупроводники-|легирующих]] веществ на кристалле. При этом образуется поверхностный слой, структура которого становится продолжением структуры исходного проводника. Такой переход называется **эпитаксиальным**((//Акимова Г. Н.// Электронная техника. — Москва: Маршрут, 2003. — С. 28—30. — 290 с. — ISBN ББК 39.2111-08.)).
=====Применение=====
* [[полупроводниковый-диод|Диод]]
* [[транзистор|Транзистор]]
* [[тиристор|Тиристор]]
* [[варикап|Варикап]]
* [[стабилитрон|Стабилитрон]] (диод Зенера)
* [[светодиод|Светодиод]]
* [[фотодиод|Фотодиод]]
* [[стабистор|Стабистор]]
* [[pin-диод|pin диод]]
=====См. также=====
* [[омический-контакт|Омический контакт]]
* [[зонная-теория|Зонная теория]]
* [[барьер-шоттки|Барьер Шоттки]]
=====Литература=====
* //А. П. Лысенко, Л. С. Мироненко.// [[http://window.edu.ru/resource/861/55861/files/krat_teor_pn.pdf|Краткая теория p-n-перехода]] / Рецензент: проф. Ф. И. Григорьев. — М.: [[московский-институт-электроники-и-математики|МИЭМ]], 2002.
* //В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев.// Электроника. — 2-е изд. — М.: «[[высшая-школа-издательство-|Высшая школа]]», 1991. — 622 с.
\\
{{tag>"Физика полупроводников" "Полупроводниковые приборы" Электроника}}