P-N переход

Основные и неосновные носители заряда
Р область
Основные – дырки, концентрация
Неосновные электроны
N область
Основные –электроны
Неосновные дырки

Возникает диффузионный ток дырок из P –области в N- область (основные носители)
и диффузионный ток электронов из N –области в P- область (основные носители)

Диффузионный ток дырок
Коэффициент диффузии дырок
Площадь перехода
Градиент концентрации дырок

Диффузионный ток электронов
Коэффициент диффузии электронов
Площадь перехода
Градиент концентрации электронов

Под действием возникшего электрического поля появляется дрейфовый ток неосновных носителей заряда
На границе возникает электрическое поле, препятствующее движению основных носителей

В состоянии равновесия суммарный ток через переход равен 0

Диаграмма перехода при равновесии

СОЕДИНИМ ДВА ПОЛУПРОВОДНИКА
ПРИ РАВНОВЕСИИ ПОЛОЖЕНИЕ УРОВНЯ ФЕРМИ ВЫРАВНИВАЕТСЯ
КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ –на границе

В равновесном состоянии через переход течет ток неосновных носителей заряда

Прямое смещение P-N перехода
+
-
U
Потенциальный барьер понижается

Потенциальный барьер понижается

Для основных носителей заряда потенциальный барьер понижается
Ток неосновных носителей не меняется
Основных значительно больше – прямой ток определяется основными носителями заряда

Ток основных носителей увеличивается по сравнению с равновесным
Ток неосновных носителей не меняется

Суммарный ток при прямом включении

Обратное смещение P-N перехода
+
-
U
Потенциальный барьер повышается

Потенциальный барьер повышается

Для основных носителей заряда потенциальный барьер повышается, немногие могут преодолеть потенциальный барьер
Ток неосновных носителей не меняется
Обратный ток определяется неосновными носителями заряда

Ток основных носителей уменьшается по сравнению с равновесным
Ток неосновных носителей не меняется

Суммарный ток при обратном включении

Вольт- амперная характеристика

Свойства p-N перехода
Выпрямляющее – ток в прямом направлении много больше тока в обратном направлении
При повышении температуры концентрация неосновных носителей резко возрастает, а основных не меняется (количество примеси)
Выпрямляющие свойства исчезают при 75°С для Ge и 150°С для Si

ЭФФЕКТ ХОЛЛА
Возникновение поперечной разности потенциалов в металле или полупроводнике с током во внешнем магнитном поле

Под действием силы Лоренца электроны отклоняются на переднюю грань , а дырки – на заднюю
Возникает поперечное электрическое поле с напряженностью EН
Сила Лоренца уравновешивается силой Кулона

Холловская разность потенциалов
Толщина образца

По закону Ома
Плотность тока
электропроводность
Концентрация носителей заряда
Подвижность

скорость

Учтем, что не все электроны движутся с одинаковыми скоростями и механизмы рассеяния тоже разные

Постоянная Холла
Определяется механизмом рассеяния
В металлах
В атомных кристаллах
В решетках с ионизированными примесями

Если носители заряда двух типов
Если собственный полупроводник