Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
0

Как на атомном уровне работает p-n и n-p переход в транзисторах?

sergrx [2.8K] более месяца назад
3

Он работает не на атомном уровне, а на уровне кристалла. Сам факт существования запрещенной зоны, валентной зоны и зоны проводимости есть следствие периодической структуры кристалла, а не свойств отдельных атомов.

Феноменологически, "на пальцах" это можно представить себе так. Есть две области полупроводника с разным типом проводимости. В одной избыток электронов, в другой избыток дырок. Между ними есть область, в которой в "исходном состоянии", в отсутствие внешнего напряжения, носителей нет. Поэтому и сопротивление этой области (вот собственно самогó перехода) бесконечно велико.

Пусть теперь к каждой области подведён контакт. Если на область с избытком дырок подать минус, а на область с избытком электронов подать плюс, то эти контакты как бы притянут к себе носители, поэтому в области перехода никаких новых носителей не появятся. Более того, те границы, до которых доходили носители в состоянии без поданного напряжения (эти границы определяются распределением Ферми для соответствующих носителей), отодвигаются ещё дальше друг от друга. Естессно, область pn-перехода как была изолирущей, так ею же и остаётся.

А теперь поменяем знак напряжения на контактах. Если подать на область с дырками плюс, а на область с электронами минус, то потенциал на контактах будет "отталкивать" носители. В сторону pn-перехода. Границы, задаваемые распределением Ферми для носителей каждого типа, начинают сближаться, и в какой-то момент их хвосты начинают перекрываться. "На атомном уровне", а точнее на уровне электронов и дырок, это означает, что в данной области есть и электроны, и дырки. А что просходит, когда и электроны, и дырки оказываются в одном и том же месте? Они попросту рекомбинируют. Электрон занимает то самое пустое место, которое и представляет собой дырка.

Но потеря что электрона, что дырки нарушает равновесие. Поэтому из области контакта в полупроводник инжектируются новые носители взамен рекомбинировавших.

Правда, попытка восстановить равновесие приводит лишь к тому, что хвосты распределения Ферми так и остаются соприкасающимися, а значит, процесс рекомбинации носителей так и продолжается, а значит, им на смену должны приходить всё новые и новые, а значит... Ну вы поняли. Значит, через pn-переход течет ток.

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
2

Если рассматривать диффузионные гомопереходы, то здесь на металлургической границе происходит взаимная диффузия носителей - дырок и электронов, в результате в примыкающих слоях остаётся слой с низкой проводимостью, с оголёнными неподвижными атомами - донорами и акцепторами, которые внутри обеднённого слоя создают электрическое поле..

Вот это поле и создаёт характерные свойства - при приложении прямого напряжения ток большой, практически ограничивающийся внешней нагрузкой, при приложении обратного напряжения ток мал..

В гетеропереходах процессы сложнее и могут разные комбинации в зависимости от ширины запрещённых зон слоёв и их сродства..

В частности в районе металлургической зоны может получиться зона с повышенной проводимостью, где электроны ведут себя как одномерные.. Этот эффект используется в современных и очень перспективных ГМеП- транзисторах..

-1

Добавлю неплохое видео:

Переведено и озвучено: vertdider.com

А вы знаете как работает транзистор? В какой-то мере наша жизнь зависит от них. При упоминании транзисторов люди первым делом вспоминают радио. Они конечно правы, но всё намного серьёзнее. Транзисторы изобрели в 1947 году и радио стало первым прибором, доступным широким массам, в котором применили эту новую технологию.

Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
Быстрая регистрация
OpenID