1.Электропроводность полупроводников (собственная и примесная), полупроводники n и p типа

Полупроводники – кристаллы, электропроводимость которых лежит между электропроводимостью диэлектриков и проводников и имеет совершенно другую зависимость от температуры.

Естественные полупроводники – кремний, германий. Подвижные носители заряда в собственных полупроводниках возникают обычно в результате термогенерации. Из-за малости интервала запрещённой зоны и под действием тепла часть электронов может быть переведена из валентной зоны в зону проводимости.

В примесных полупроводниках в зависимости от зоны проводимости может преобладать либо дырочная, либо электронная проводимость.

Пример 1 : Если в 5-ти валентный кремний ввести 4-ёх валентный фосфор, то 4 валентных электрона примесного атома примут участие в возникновении ковалентной связи, а пятый окажется избыточным. Он легко превращается в свободный. Увеличение концентрации свободных электронов приводит к рекомбинации дырок, и их становится в значительной степени меньше. => Основные носители – электроны. Такие примеси называют n – типа (электронного типа). Неосновными дырки.

Пример 2 : При введении в кремний (4-х валентный) 3-х валентный атом бора, то 3 атома образуют ковалентную сявязь, а для четвёртой связи атом примеси забирает электрон из другой связи – образуются дырки. Таким образом увеличивается концентрация дырок, что приводит к уменьшению концентрации электронов. Такая проводимость р – типа (дырочного типа). Проводимость полупроводников в значительной степени зависит от температуры и наличия примесей. Чистые полупроводники (собственные) в промышленности почти не применяются, т.к. обладают малой проводимостью и не обеспечивают одностороннюю проводимость.

В р-области основные носители – дырки.

В п-области оновные носители – электроны.

2.Параметры p – n перехода. Вах.Виды пробоя.

1- область p-n перехода.

Пример 1 : Если в 5-ти валентный кремний ввести 4-ёх валентный фосфор, то 4 валентных электрона примесного атома примут участие в возникновении ковалентной связи, а пятый окажется избыточным. Он легко превращается в свободный. Увеличение концентрации свободных электронов приводит к рекомбинации дырок, и их становится в значительной степени меньше. => Основные носители – электроны. Такие примеси называют n – типа (электронного типа). Неосновными дырки.

Пример 2 : При введении в кремний (4-х валентный) 3-х валентный атом бора, то 3 атома образуют ковалентную сявязь, а для четвёртой связи атом примеси забирает электрон из другой связи – образуются дырки. Таким образом увеличивается концентрация дырок, что приводит к уменьшению концентрации электронов. Такая проводимость р – типа (дырочного типа).

Вконтактирующих слоях имеет место диффузия дырок из р - слоя в п - слой, так же и электронов из п - слоя в р - слой. ВАХ: При прямом включении (ток от р к п) потенциальный барьер уменьшается при увеличении напряжения, и переход передёт в неравновесное состояние, через него будет протекать прямой ток.

При обратном включении при увеличении напряжения потенциальный барьер возрастает. Ток через переход будет очень мал – обратный ток (~10^-15A).

Облать U>0: нормальный режим работы. Когда при увеличении напряжения ток возрастает.

Облясть U_K<U<0 : Обратный режим при уменьшении напряжения ток практически не изменяется ~10^-15A.

Область U_K: Такой обратный режим работы, при котором при изменении тока напряжение остаётся практически постоянным. Режим стабилизации. Характеризуется минимальным током стабилизации и максимальным током стабилизации.

Обзаст Х: Пробой перехода. После начала пробоя незначительное увеличение обратного напряжения приводит к резкому увеличению обратного тока.

Бывают: Туннельный, лавинный, и тепловой пробой.

Туннельный и лавинный – электрический пробой. Электрический пробой является обратимым, если при этом пробое в переходе не происходит необратимых изменений (разрушений структуры вещества). Поэтому работа диода в режиме электрического пробоя допустима. Пробивное напряжение для лавинного пробоя обычно составляет десятки или сотни вольт.Тонкие переходы, в которых возможен туннельный эффект, получаются при высокой концентрации примесей. Пробивное напряжение, соответствующее туннельному пробою, обычно не превышает единиц вольт.

3.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ и их хар-ка

Диод – пассивный нелинейный элемент с двумя выводами. Диод – элемент с одним р-п переходом, что обеспечивает одностороннюю проводимость.

ВАХ:

А). Реальная ВАХ диода.

Б). ВАХ идеального диода.

Диоды : Стабилитрон (сконструирован для работы в режиме пробоя), диод Шотки (металл – полупроводник), туннельный диод (наличие на участке прямой ВАХ участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением (правее нуля на ВАХ что-то вроде /\/)), варикап (ёмкость, управляемая напряжением),

Фотодиод (проводит при облучении его светом), светодиод.

Стабилитрон: Используется участок пробоя п-р перехода, когда при небольшом изменении тока, напряжение остаётся постоянным.

Выпрямители на основе диодов: однополупериодный, двухполупериодный (мостовой).