Билет 27. Монополярная диффузия носителей.

Процесс, при котором диффундируют носители одного типа, а носители другого типа лишь обеспечивают квазинейтральность, называют монополярной диффузией.

И меться результирующий ток, поэтому полупроводник должен быть элементом замкнутой цепи. Соответственно помимо поля, сосредоточенного вблизи инжектирующей поверхности, во всей толще полупроводника действует омическое поле, обусловленное приложенным напряжением. Поток дырок двигается вглубь кристалла, а электроны в сторону инжектирующей поверхности, где происходит интенсивная рекомбинация и пополнение основных носителей. Результирующий ток равен сумме дырочной и электронной составляющих. Убывание дырочного тока от поверхности вглубь кристалла сопровождается соответствующим ростом электрической составляющей. На инжектирующей поверхности электронный ток равен 0, т.к близко к нулю ЭП. Вблизи инжектирующей поверхности ток обусловлен только дырками. В глубине кристалла, где дырочный ток равен 0, благодаря рекомбинации диффузионная составляющая электронного тока равна 0. Вдали от инжектирующей поверхности ток обусловлен только электронами и имеет чисто дрейфовый характер, электроны двигаются в омическом поле, созданным внешним напряжением.

Билет 28. Биполярная диффузия носителей.

Пусть на поверхности полупроводника падает рассеянный пучок света. Тогда в тонком поверхностном слое в который проникает свет, будут генерироваться электронно-дырочные пары со скоростью g пар\см³*c.Между поверхностью и основным объемом возникнут градиенты концентрации электронов и дырок, и избыточные носители начнут дрейфовать в глубь проводника. Такое совместное движение обоих типов носителей называют биполярной диффузией, если бы подвижности (а значит и коэффициенты диффузии) у электронов и дырок были одинаковы, то они двигались бы виде единого нейтрального потока, который можно было бы анализировать с помощью одного из уравнений диффузии. На самом деле подвижности носителей различны, поэтому у электронного потока будет тенденция «обогнать» дырочный поток. В результате взаимного сдвига потоков, образуется небольшой заряд и соответствующее ЭП, которое тормозит поток e и ускоряет поток дырок. В конце концов устанавливается режим, при котором избыточные электроны и дырки распределены в виде сдвинутых относительно друг друга «облаков». Эти облака двигаються синхронно, но так что результирующий ток отсутствует.

, где - электронная проводимость, - удельная проводимость. где - электронная проводимость в зоне, дырочная проводимость, - удельная проводимость.

Билет 29. Образование p-n перехода, база диода, энергетическая диаграмма. Структура и классификация диодов.

Полупроводниковый диод представляет собой комбинацию двух полупроводниковых слоёв с различными типами проводимости. Полярность напряжения, соответствующая большим токам, называется прямой, а соответствующая меньшим токам-обратной. Поверхность, по которой контактируют слои p и n, называется металлургической границей, а прилегающая к ней область объёмных зарядов - электронно-дырочным переходом или p-n переходом. Два других внешних контакта в диоде не выпрямляющие: поэтому их называют омическими контактами.

Диоды - самостоятельный, весьма обширный класс полупроводниковых приборов. Процессы в полупроводниковом диоде можно охарактеризовать так. В отсутствие внешнего напряжения в p-n переходе имеет место больцмановское равновесие: диффузионные и дрейфовые потоки носителей уравновешены и результирующего тока нет.

Классификация. Переходы, в которых иметься скачкообразное изменение концентрации на границе слоёв, называется ступенчатыми. По соотношению концентраций основных носителей в слоях p и n переходы делятся на симметричные и несимметричные. В симметричных переходах концентрация основных носителей в обоих слоях почти одинаковы. В несимметричных переходах концентрации различаются в несколько раз и более.

Структура. Поскольку концентрация дырок в слое p значительно больше, чем в слое n, часть дырок диффундирует из слоя p в слой n. Область образовавшихся пространственных зарядов и есть область p-n перехода, также её называют обедненным слоем, имея в виду резко пониженную концентрацию подвижных носителей в обеих её частях. Промежуточные участки между «границами», обеднённого слоя и перехода являются участками экранирования p- и n-слоёв диода от поля создаваемого зарядами обедненного слоя. Переход в целом нейтрален. При этом условии различие в концентрациях в протяженности обоих зарядов: в слое с меньшей концентрацией примеси (в нашем случае в n-слое) область объемного заряда должна быть шире. Иначе говоря, несимметричный переход сосредоточен в высокоомном слое. Слой с большим удельным сопротивлением, в который инжектируются неосновные для него носители называется базой.