Электронно-дырочный переход в неравновесном состоянии.

 

Если к электронно-дырочному переходу подключить источник напряжения, равновесное состояние нарушается и через переход протекает ток. Напряжение подводится с помощью двух металлических контактов, обладающих низким контактным сопротивлением (омических контактов), к p- и n- областям. Полученное устройство является полупроводниковым диодом.

Так как сопротивление обедненного слоя значительно больше сопротивления нейтральных областей, то при малом токе внешнее напряжение U практически полностью прикладывается к обедненному слою.

Под действием приложенного напряжения изменяется высота потенциального барьера j=j_к-U. Если плюс источника питания приложен к p- области, напряжение считается прямым (U>;0). При прямом напряжении потенциальный барьер понижается, при обратном напряжении (U<;0) – повышается. На рис.2.4 приведены энергетические диаграммы перехода для двух этих случаев. При этом изменяется также толщина p-n- перехода и граничные концентрации в p- и n- областях:

, (2.13)

. (2.14)

 

Поскольку концентрация основных носителей значительно больше, чем концентрация неосновных, относительное отклонение их от равновесных значений пренебрежимо мало, изменяются, главным образом, концентрации неосновных носителей:

p_p»p_{p 0}, n_n»n_{n 0}, p_n¹p_{n 0}, n_p¹n_{p 0}

С учетом этих соотношений, подставив в (2.14) выражение (2.3), получаем

.

На границах p-n- перехода образуется неравновесная концентрация носителей:

, (2.15)

. (2.16)

При прямом напряжении (U >0) происходит перенос носителей в область, где они являются неосновными, – инжекция неосновных носителей: D p_n, D n_p>;0. При U <0 происходит экстракция неосновных носителей – перенос их в область, где они являются основными: D p_n, D n_p<;0. В резко несимметричном переходе инжекция и экстракция носят односторонний характер – происходят в слаболегированной области – базе.