Контактные явления в полупроводниках

Выпрямление тока в p-n переходе

• К p-n переходу приложена разность потенциалов U так, что p-область заряжается положительно (прямое смещение).

• Сопротивление слоя объёмного заряда перехода высокое, поэтому падение напряжения будет в основном в этой области

• При прямом смещении высота потенциального барьера понижается на eU по сравнению с равновесным состоянием

• Увеличивается поток основных носителей заряда через барьер

• В приконтактной области к p-n переходу концентрация электронов и дырок будет повышена по сравнению с равновесным состоянием

Выпрямление тока в p-n переходе

• Введение в полупроводник носителей заряда с помощью p-n перехода при подаче на него прямого смещения в область, где эти носители являются неосновными, называют инжекцией.

• Концентрация дырок в n-области вблизи контакта:

• Чтобы найти ее в стационарном случае при x=Xn вместо ek надо использовать e(k-U)

• Отсюда:

• Аналогичные явления в p-области:

• С увеличением прямого смещения на p-n переходе концентрация инжектируемых неосновных носителей заряда резко возрастает, это приводит в сильному росту тока через контакт в прямом направлении.

Теория тонкого p-n перехода

• Предположим, что:
• границы p-n перехода резкие (электрическое поле обращается точно в ноль на его краях);
• Полупроводник – невырожденный;
• Концентрация инжектированных носителей мала по сравнению с концентрацией основных носителей;
• Процессами генерации и рекомбинации в области перехода можно пренебречь ( переход является тонким, толщина области пространственного заряда много меньше диффузионной длины)

• Для расчёта ВАХ p-n перехода надо решить уравнения непрерывности для дырок и электронов

• Будем считать, что в p- и n-областях значения коэффициентов диффузии и подвижности электронов и дырок соответственно одинаковы.