7.3 Контакт двох напівпровідників з різним типом провідності р-п-перехід і його випрямляючі властивості

Розглянемо контакт напівпровідників з різним типом провід­ності спочатку у рівноважному стані (без зовнішньої батареї). При утворенні контакту будуть відбуватись дифузійні переходи основних носіїв заряду в сусідні області: електронів із п - напівпровідника в р - напівпровідник, дірок навпаки. Такі переходи зумовлені градієн­том концентрації носіїв заряду одного знаку. Дійсно, згідно з форму­лою (5.19) добуток концентрацій електронів і дірок визначається сте­пенем легування, шириною забороненої зони і температурою. Напри­клад, для германію при температурі 300 К цей добуток дорівнює 1038 м"3. При помірному рівні легування п„ = рр=Кй =Ма= 1022 м"3. Тоді концентрація неосновних носіїв буде дорівнювати пр = р„ = ІО^/ІО22 = 1016 м"3. Отже концентрації однойменних зарядів у сусідніх областях відрізняються на 6 порядків. Таким чином р-напівпровідник буде зба­гачуватись електронами і заряджатись негативно, а п-напівпровідник -

Рисунок 7.7дірками і заряджатись позитивно. Такі переходи зарядів будуть про­довжуватись до встановлення динамічної рівноваги поки рівні Фермі не стануть однаковими (рис.7.7). Виникає потенціальний бар'єр фо = ро- рр= чУЕ. Знайдемо його, скориставшись формулою (5.17), або (5.18).

пп=НсекТ;    пр=НсекТ   =>    Ь. = е кт

пр

у    Ї^^Ь.-***-. (7.10)

Видно, що КРП Ув не може перевищувати ширину забороне­ної зони і тим більша, чим більше відношення концентрації основних носіїв заряду до концентрації неосновних, тобто чим більша ступінь легування напівпровідників. Контактний шар простягається в область обох напівпровідників. На основі формули (7.5) одержуємо