• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Розділ 2. Електронно-дірковий перехід – базова напівпровідникова структура твердотілих компонентів

2.1 Класифікація речовин за провідністю

В електротехніці i радіоелектроніцівикористовують різноманітні речовини із широким спектром теплофізичних, механічних та електротехнічних параметрів і характеристик. При визначенні доцільності використання речовин для побудови електронних прила­дів найважливішою є електропровідність.

Функціонування всіх радіоелектронних пристроїв від елементарних вузлів до найскладніших сучасних суперсистем базується на керуванні провідністю. Саме цей процес забезпечує передачу інформаційних сигналів або їх відсутність, керування потужністю від зовнішнього джерела живлення в навантаження, ввімкнення і вимкнення систем зворотного зв'язку тощо. Тому дослідження вчених та інженерів у процесі розвитку та становлення напівпровідникової електроніки були спрямовані на пошук матеріалів, відкриття фізичних явищ, створення різних контактів, що дозволило створити прилади для майже безінерційного керування провідністю.

За провідністю речовини поділяють на провідники, діелектрики та напівпровідники. Вони відрізняються кількістю вільних нociїв заряду - електронів у зоні провідності. Сучасна фізика стверджує, що електрони в твердому тілі не можуть мати довільну енергію i розташовуються на відповідних енергетичних pівняx.

Електрони, розташовані ближче до ядра атома, мають меншу eнepгiю, тобто знаходяться на нижчих енергетичних piвнях. Щоб віддалити електрон від ядра, треба подолати їх взаємне тяжіння, тобто витратити деяку енергію.

При переході електрона з вищого енергетичного рівня на нижчий виділяється деяка кількість енергії, названа квантом або фотоном. Якщо атом поглинає один квант енергії, то електрон переходить з нижчого енергетичного рівня на вищий. 3гідно із зонною теорією твердого тіла енергетичні piвнi об‘єднуються у дозволені зони. Верхня дозволена зона, яка при температурі абсолютного нуля (Т = 0 К) повністю заповнена електронами, називається валентною. Наступна дозволена зона (надвалентна), яка при температурі абсолютного нуля порожня або частково заповнена електронами, називається зоною провідностi. B електричних та хімічних процесах беруть участь валентнi електрони – електрони валентної зони. Вони заповнюють ряд енергетичних рівнів зовнішньої оболонки атома.

Рис.2.1. Схеми рівнів енергії: а - у металах; б - діелектриках; в – власних напівпровідниках.

Нижчі енергетичні рівні входять до складу інших зон, наповнених електронами, але ці зони не впливають на явища електропровідності і далі не розглядаються.

У металах і напівпровідниках є велика кількість електронів, які знаходяться вище від валентної зони на вищих енергетичних рівнях. Ці рівні створюють зону провідності. Електрони цієї зони називають електронами провідності. Вони здійснюють безладний хаотичний рух, переходять від одних атомів до інших. Саме електрони провідності забезпечують високу електропровідність металів. При кімнатній температурі (Т = 300 К) у провідників питома електрична провідність досягає значення 10⁴...10⁶ См/см (1 Сименс/см - провідність 1 см³ речовини). Розподіл електронів за рівнями енергії схематично показано на рис. 2.1. Горизонтальними лініями зображені рівні енергії електронів. У квантовій механіці доведено, що енергетичні стани електронів провідності утворюють цілу зону значень (рівнів) енергії – зону провідності.

Мінімальний рівень енергії електрона (дно) зони провідності позначимо через W_с. Енергетичні стани валентних електронів також утворюють зону рівнів – валентну зону. Максимальний рівень енергії (стелю) цієї зони позначимо через W_v.

У металів зона провідності безпосередньо прилягає до валентної зони (рис.2.1, а). Тому при нормальній температурі у металах велика кількість електронів має енергію, достатню для переходу з валентної зони в зону провідності. Практично кожен атом металу віддає у зону провідності хоча б один електрон. Отже, число електронів провідності у металах не менше ніж число атомів (5•10²²вільних електронів у 1 см³).

Такі метали, як мідь, олово та алюміній (добрі провідники електричного струму), складаються з атомів речовини, зв‘язаних між собою силами взаємодії у правильну геометричну структуру або кристалічні гратки. 3в'язки діють таким чином, що зовнішні або валентні електрони кожного атома вивільняються і одержують можливість рухатись у структурі під дією прикладеного електричного поля. Решта електронів та ядра залишаються фіксованими в певних місцях кристалічних граток.

Кожний атом є електрично нейтральним, тому вся структура також буде електрично нейтральною. Якщо один із валентних електронів відокремлюється від атома, то решту електронів та ядро, зв'язаних з кристалічними гратками, можна зобразити як нерухомий позитивний іон, заряд якого дорівнює заряду відокремленого валентного електрона й протилежний йому. Оскільки зв'язані позитивні іони рівномірно розподілені по структурі кристала, то і рухомі електрони теж повинні бути розподілені рівномірно: якби в якійсь області не виявилось вільних електронів, залишковий позитивний потенціал притягнув би в цю область необхідну для відновлення електронейтральності кількість рухомих електронів. Таким чином, маємо таку модель електронного “газу“ в металах: однорідне розташування зв‘язаних, позитивно заряджених іонів, оточених однорідним “газом“ рухомих електронів. Вважається, що кожний атом віддає один вільний електрон “газу“ рухомих електронів.

Отже, незважаючи на те, що позитивні іони в металах відіграють важливу роль у підтримці електронейтральності, в процесі провідності вони не беруть участі, тому що вони є нерухомими. У металах струм переносять рухомі носії одного типу – вільні електрони. Густина вільних електронів, здатних брати участь у процесі провідності, залежить перш за все від числа валентних електронів в атомі металу. Тому для того чи іншого металу густина заряду фіксована.

Зовсім інша структура енергетичних зон у діелектриків (рис.2.1, б) і напівпровідників (рис.2.1, в). У них між зоною провідності та валентною зоною знаходиться заборонена зона. Вона об‘єднує однакові енергії, на яких електрони не можуть знаходитись. Ширина забороненої зони , тобто різниця між енергією електронів нижнього рівня зони провідності W_с і верхнього рівня валентної зони W_v складає декілька електрон-вольт (еВ). При нормальній температурі у діелектриків у зоні провідності знаходиться мало електронів. Тому діелектрики мають дуже малу провідність. Але при нагріванні деякі електрони валентної зони, отримуючи додаткову енергію, переходять у зону провідності, і тоді діелектрики одержують помітну провідність. При Т = 300 К питома електропровідність у них менша ніж 10^-10 См/см.

Перехід електронів у зону провідності не може відбуватися шляхом поступового накопичення та наростання енергії. Для цього необхідне джерело, яке могло б зразу передати енергію, що дорівнює або перевищує ширину забороненої зони:

= W_с - W_v

У напівпровідників зонна діаграма подібна до діелектриків (рис.2.1, в), лише ширина забороненої зони менша, і в більшості випадків складає близько одного електрон-вольта. Тому при низьких температурах напівпровідники є діелектриками. При нормальній температурі значна кількість електронів переходить з валентної зони у зону провідності, що забезпечує збільшення питомої електропровідності. При Т = 300 К її значення знаходиться в межах 10^-10... 10⁴ См/см.

В електроенергетиці задача передачі енергії вирішується шляхом використання матеріалів з максимальною провідністю, тобто металів.

Радіотехніка та електроніка вимагають вирішення принципово іншої задачі: майже безінерційного керування провідністю. Для цього використовувались електронні вакуумні лампи. Теоретичні та експериментальні дослідження, виконані в минулому столітті, відкрили унікальні властивості напівпровідників та започаткували епоху напівпровідникової електроніки.

Напівпровідники являють собою найбільш поширений клас речовин. В електроніці використовують їх обмежене число, зокрема германій Gе, кремній Si та арсенид галію GaAs. 3овнішні оболонки атомів цих речовин мають по чотири валентних електрони. Просторові кристалічні гратки складаються з атомів, зв'язаних один з одним валентними електронами. Такий зв‘язок називають ковалентним або парноелектронним.

Напівпровідники без домішок і дефектів кристалічної структури називають власними напівпровідниками. Такі напівпровідники у вузлах кристалічних граток мають лише свої атоми. Ділянку у напівпровіднику, що має електропровідність власного напівпровідника, називають ділянкою власної електропровідності - і-ділянкою.

Власний напівпровідник, як і метал, являє собою регулярну геометричну структуру атомів. Але більшість валентних електронів не може вільно рухатись по кристалу. Вони зв'язані ковалентними зв‘язками з атомами, фіксованими у вузлах кристалічних граток. При Т = 0 К (абсолютному нулі) всі валентні електрони беруть участь у створенні зв‘язків і вільних носіїв заряду для здійснення провідності. Але при підвищенні температури частина валентних електронів розриває ковалентні зв'язки й утворює “газ“ рухомих (вільних) електронів, здатних переносити електричний струм. Це – електрони провідності. Якщо зв’язок розривається, то в цілісній системі зв'язків не вистачає заряду, який поводить себе подібно до позитивного рухомого носія заряду, здатного переносити електричний струм. Ці позитивні заряди (вакантний енергетичний рівень у валентній зоні) називають дірками, оскільки вони виникають за відсутності електрона у ковалентному зв'язку. Хаотичний рух здійснюють не тільки електрони, але й дірки. Рух дірок - це рух зв’язаних електронів валентної зони на сусідні звільнені місця.

Процеси переміщення зв’язаних електронів у валентній зоні не такі прості, як подані вище. Більш докладно вони описані у відповідних розділах фізики твердого тіла. У технічній електроніці зазвичай вживають спрощений математичний опис процесу електропровідності, подаючи перенесення заряду зв’язаним електроном у валентній зоні як результат переміщення елементарної частинки з позитивним зарядом, що дорівнює заряду електрона. Для опису процесу електропровідності зв’язаними електронами використовують поняття фіктивної частинки - дірки. Таке спрощення виправдовується тим, що опис процесів електропровідності за допомогою такої фіктивної частинки є достатнім наближенням до дійсності. У власних напівпровідниках число вільних електронів дорівнює числу дірок (n_і = p_і), оскільки при розриві ковалентного зв’язку одночасно утворюються і вільний електрон, і дірка. Кристал залишається електрично нейтральним.

Процес утворення пар «електрон-дірка» називається генерацією пар носіїв заряду. Такий процес виникає, наприклад, при нагріванні напівпровідника. Його називають термогенерацією. Напівпровідники – це речовини, питома провідність яких суттєво залежить від зовнішніх факторів.

Одночасно з генерацією протікає зворотний процес рекомбінації електронів та дірок, при якому електрони зони провідності переходять у валентну зону на вільні енергетичні рівні, що відповідають діркам. При цьому електрони і дірки зникають як вільні носії зарядів (електрони переходять у зв’язаний стан). У рівновазі обидва процеси взаємно компенсують один одного, і встановлюється рівномірна концентрація електронів та дірок - рівноважний заряд.

Для переходу електронів власного напівпровідника у зону провідності потрібно, щоб енергія зовнішнього джерела перевищувала – мінімальну енергію, необхідну для вивільнення валентного електрона, тобто енергію іонізації (2.1). Значення цієї енергії (ширина забороненої зони) залежить від структури кристалічних граток та типу речовин. Наприклад, у германії = 0,72eB, кремнію =1,12 eB, арсеніду галію =1,41 eB.

Значення енергії іонізації визначає число вільних електронів та дірок при нормальній кімнатній температурі. У германії один електрон провідності припадає приблизно на 1 млрд. атомів речовини, а у металах число електронів провідності не менша числа атомів n N, тому питома електрична провідність напівпровідника у мільйони й мільярди разів менша, ніж у металів. Наприклад: при кімнатній температурі питомий опір міді дорівнює 0,017•10^-4 Ом∙см (1 Ом∙см - опір 1 см³ речовини), германію - 50 і кремнію 100 000 Ом∙см.

2.2 Дрейфовий та дифузійний струми власних напівпровідників

Процеси провідності у напівпровідниках відрізняються від процесів провідності у металах. Основна відмінність полягає у тому, що провідність у напівпровідниках здійснюється двома різними та незалежними видами рухів електронів, і що цими ви­дами можна керувати у широких межах, добавляючи дуже малу кількість відповідних елементів до основного напівпровідникового матеріалу.

Якщо до напівпровідника не прикладена електрична напруга, то електрони та дірки здійснюють хаотичний тепловий рух і ніякого струму немає. Під дією різниці потенціалів у напівпровіднику виникає електричне поле, яке прискорює рух електронів та дірок і надає їм деякого спрямованого руху. Це і є струм провідності як і в металах.

Рух носіїв заряду під дією електричного поля називають дрейфом, а струм провідності - струмом дрейфу І_др. Повний струм провідності складається із електронного І_nдр та діркового струмів провідності І_рдр:

І_др= І_пдр+ І_рдр .

Незважаючи на те, що електрони та дірки рухаються у протилежних напрямах, їхні струми складаються, бо рух дірок являє собою переміщення електронів. Рухомість дірок менша, ніж рухомість електронів, а тому діркова складова менша від електронної.

Поняття рухомості носіїв заряду є важливим. Для оцінки динамічних (частотних) властивостей напівпровідникових приладів важливим є поняття рухомості. Чим більша рухомість, тим менша інерційність приладу, тобто ефективність керування приладом зберігається в широкому частотному діапазоні, а отже, прилад має більшу швидкодію. Тому активні прилади побудовані з використанням напівпровідників n-типу, мають кращі динамічні властивості.

У напівпровідниках, кpiм дрейфового струму (направленого руху носіїв), обумовленого різницею потенціалів, може бути ще й дифузійний струм, який з’являється при різниці концентрацій носіїв.

Якщо нociї заряду розподілені рівномірно в напівпровіднику, то концентрація їх є рівноважною. Під впливом будь-яких зовнішніх дій в різних частинах напівпровідника концентрація може стати неоднаковою, нерівноважною. Наприклад, якщо на частину напівпровідника подіяти випромінюванням, то в ній посилиться генерація пар носіїв i виникне додаткова концентрація носіїв, яку називають надлишковою.

Оскільки нociї мають власну кінетичну енергію, то вони завжди переміщуються з місця з більш високою концентрацією в місце з меншою концентрацією, тобто прагнуть до рівноважної концентрації. Це обумовлює рух носіїв зарядів. Струм, викликаний дифузійним рухом електронів і дірок, називають дифузійним струмом (I_диф). Він так само, як i дрейфовий, може бути електронним або дірковим.

Градієнт концентрації характеризує зміну концентрації n або p на одиницю довжини. При однаковій концентрації струм дифузії не виникає. Чим більша зміна концентрації на даній відстані, тим більший струм дифузії.

Якщо внаслідок будь-якої зовнішньої дії в частині напівпровідника утворена надлишкова концентрація нociїв, то пicля припинення цієї дії надлишкові нociї будуть рекомбінувати та розповсюджуватись внаслідок дифузії в інші частини напівпровідника. Надлишкова концентрація почне зменшуватися за експоненціальним законом. Час, за який надлишкова концентрація зменшиться в 2,7 раза (тобто буде дорівнювати 0,37 початкового значення концентрації), називають тривалістю життя t _n, t_p.

При дифузійному розповсюдженні нерівноважних ноciїв уздовж напівпровідника, концентрація їx внаслідок рекомбінації також зменшується з віддаленням за експоненціальним законом. Відстань, на якій за одновимірної дифузії в напівпровіднику без електричного поля надлишкова концентрація незрівноважених носіїв зменшується в 2,7 раза, називають дифузійною довжиною носіїв (L_p). Це – відстань, на яку заряд дифундує за час життя. Дифузійну довжину не слід плутати з довжиною вільного пробігу носіїв заряду, яка визначається як середня відстань, яку проходить заряд між двома послідовними зіткненнями.

Дифузійна довжина носіїв є важливим параметром, який значно впливає на визначення геометричних розмірів приладів. При створенні напівпровідникового приладу потрібно, щоб ділянка, через яку проходять носії, була значно меншою від дифузійної довжини. Саме таке досягнення зумовило створення біполярних транзисторів, в яких ширина бази має бути значно менше за L.

Визначальною ознакою, що дає підстави виділити напівпровідники у особливий клас речовин, є значний вплив зовнішніх факторів на їхню електричну провідність, що дає можливість програмувати необхідні зміни провідності і таким чином створювати активні компоненти ЕС.

Провідність напівпровідників дуже залежить від наявності “чужих” атомів, неідеальності кристалічної структури, а також від впливу різних зовнішніх факторів, а саме: температури, електричного поля, оптичного випромінювання, магнітного поля, тиску, тощо. Ці властивості широко використовують для створення напівпровідних приладів з різними функціональними можливостями, з запрограмованою та керованою провідністю.

Дрейфовий струм, струм дифузії, генерація пар носіїв та їхня рекомбінація, зміна надлишкової концентрації ноciїв у чaci та пpocтоpi не вичерпують вcix складних явищ у напівпровідниках, але вони важливі i достатні для розуміння і вивчення основних фізичних процесів, використовуваних в побудові напівпровідникових приладів різного призначення.

2.3 Домішкові напівпровідники

Власні напівпровідники використовуються обмежено. В електроніці для виготовлення напівпровідникових активних приладів використовують ефекти, які виникають, коли в напівпровідник вводиться домішка, тобто відбувається його легування. Такий напівпровідник називають домішковим. Це обумовлено тим, що у вказаних структурах можна забезпечувати нociї заря­ду двох видів (електрони i дірки), точно керувати їxніми концентраціями і у такий спосіб цілеспрямовано змінювати властивості напівпровідника.

При розриві ковалентного зв’язку одночасно виникають вільний електрон та дірка. Якби можна було одержати вільний електрон, не розриваючи ковалентного зв’язку, то дірки не виникали б і можна було б утворити концентрацію вільних eлeктpoнiв, яка перебільшувала б концентрацію дірок. Так само, якщо можна було б одержати розірваний ковалентний зв’язок, не вивільняючи електрон, то вдалось би зробити концентрацію дірок більшою, ніж кон­центрацію вільних електронів. Ці можливості реалізуються завдяки легуванню основного напівпровідникового матеріалу домішуванням дуже малої кількості побічних елементів, які називають домішками.

Включення домішок у напівпровідники в кількості 10^-7...10^-9% дозволяють суттєво збільшити їхню провідність.

Кожний атом граток германію чи кремнію має чотири валентні електрони, i всі вони беруть участь у створенні ковалентних зв'язків. Якщо у кристалі напівпровідника замінити один з його атомів атомом домішки з п'ятьма валентними електронами, то атом домішки внесе на один електрон більше, ніж необхідно для заповнення ковалентних зв’язків. Цей зайвий електрон може стати рухомим і вільним без розриву ковалентних зв’язків i, отже, без утворення дірки.

При кімнатній температурі, а тим більше, з підвищенням температур усі атоми домішки виявляються іонізованими. Необхідно зауважити, що мінімальну температуру іонізації (коли всі атоми домішок іонізовані) враховують при визначенні робочого температурного діапазону напівпровідникових приладів.

Оскільки атоми домішок такого типу є джерелом вільних електронів, вони називаються донорами. Домішки, які здатні віддавати електрони у зону провідності, називаються донорними домішками. Донорні домішки для германiю та кремнію використовують фосфор, миш’як та сурму.

В таких напівпровідниках дірки, які виникають внаслідок термогенерації, рекомбінують з електронами зони провідності інтенсивніше, ніж у власному напівпровіднику, оскільки концентрація електронів n_n у цьому разі значно більша від n_i. Тому за умови збільшення концентрації електронів провідності концентрація дірок зменшується. У такому напівпровіднику дірки називають неосновними носіями заряду, а електрони, що складають переважну кількість рухомих носіїв, - основними носіями заряду.

Напівпровідник із донорною домішкою називають напівпровідником n-типу (від лат. negative - від’ємний), або напівпровідником з електронною електропровідністю.

При легуванні напівпровідника тривалентною домішкою один із зв’язків залишається незаповненим, через що у кристалі утворюються дірки, які дозволяють переносити заряд електронами у валентній зоні. Суттєвим є те, що для переходу електрона від сусідніх зарядів на місце створеної дірки потрібна незначна енергія, набагато менша від ширини забороненої зони власного напівпровідника.

Оскільки домішковий атом цього типу захоплює електрон для заповнення ковалентних зв'язків, він називається акцептором (одержувачем). Домішки, які забезпечують виникнення дірок у валентній зоні, називаються акцепторними домішками. Основними носіями заряду у цьому випадку є дірки, а неосновними - електрони. Оскільки основні ноciї заряджені позитивно, матеріал називається напівпровідником із дірковою електропровідністю або напівпровідником р-типу (від англ. positive – позитивний).

Донорні та акцепторні домішки значно збільшують кількість основних та водночас зменшують число неосновних носіїв заряду.

2.4 Визначення та класифікація електричних переходів

Формування та дослідження домішкових напівпровідників стало значним досягненням на шляху створення нових ефективних приладів для керування провідністю і виявилось підгрунтям для вагомого кроку – створення електричних переходів.

Електричний перехід – це перехідний шар у напівпровідниковому матеріалі між двома ділянками з різними типами електричної провідності або різними значеннями питомої електропровідності, або між напівпровідником і металом.

Залежно від властивостей матеріалів, що використовуються для створення електричного переходу, виділяють такі переходи: електронно-дірковий, електронно-електронний, дірково-дірковий, гетерогенний, гомогенний, перехід Шотткі.

Електронно-дірковий перехід (p-n перехід) – це електричний перехід між двома ділянками напівпровідника, одна з яких має електропровідність n-типу, а друга – р-типу.

За співвідношенням лінійних розмірів виділяють площинні та точкові переходи.

Площинний перехід – це електричний перехід, у якого лінійні розміри, що визначають його площу, значно більші за товщину.

Точковий перехід - це електричний перехід, усі розміри якого менші за характеристичну довжину, що визначає фізичні процеси в переході та ділянках, які його оточують. Характеристичною довжиною може бути товщина ділянки об'ємного заряду, дифузійна товщина тощо.

Найбільш широко для побудови напівпровідникових приладів використовують електронно-діркові переходи, а тому в подальшому розглядаються лише такі переходи та напівпровідникові прилади на їх основі.

2.5 Електронно-дірковий перехід в стані рівноваги

Розглянемо фізичні процеси, які відбуваються при утворенні різкого (східчастого) переходу в напівпровіднику з різними типами провідності за відсутності зовнішнього електричного поля .

Вважаємо, що домішки повністю іонізовані, тобто концентрація основних носіїв n_n=N_А; p_p=N_д. Залежно від співвідношення N_А і N_д розрізняють симетричні ( N_А =N_д ) і несиметричні p-n переходи. Останні позначають n⁺- p або p⁺- n, де індекс “ + ” вказує на ділянку напівпровідника із значно більшою концентрацією домішок. Розглянемо спочатку симетричні p-n переходи. Шар на межі двох ділянок напівпровідника з електропровідністю p- і n-типів називається електронно-дірковим переходом (ЕДП), або p-n переходом. Мова йде не про простий контакт двох різних напівпровідників, а про єдиний кристал, в якого одна ділянка легована акцепторною домішкою, а друга – донорною. Між електронною та дірковою ділянками такої структури завжди існує тонкий перехідний шар, який має певні властивості. Поверхня, по якій контактують p- і п-ділянки, називається металургійною межею.

Проаналізуємо основні фізичні процеси в такому переході за відсутності зовнішнього електричного поля, тобто в зрівноваженому стані (рис. 2.2).

Дифузія. Відразу після створення контакту під дією градієнта концентрації починається дифузія носіїв заряду з однієї ділянки напівпровідника в іншу. Як і при будь якій дифузії, наприклад, у газах і рідинах, носії переміщуються звідти, де концентрація їх більша, туди, де концентрація їх менша. Таким чином, з напівпровідника n-типу в напівпровідник р-типу дифундують електрони, а у зворотному напрямі з напівпровідника р-типу в напівпровідник n-типу дифундують дірки. Це дифузійне переміщення електронів і дірок показане стрілками на рис 2.2, (а).

Нескомпенсований oб'ємний заряд. Внаслідок дифузії в p-ділянці біля металургійної межі нагромаджуються надлишкові електрони. Вони рекомбінують з дірками. Відповідно концентрація дірок у цій ділянці зменшується, що спричиняє появу нескомпенсованих негативних зарядів акцепторних атомів (негативних іонів акцепторів). Ліворуч від металургійної межі з'являються нескомпенсовані позитивні заряди донорних атомів (позитивні іони донорів). Описаному процесу сприяє також дифузія дірок з р-ділянки.

Нескомпенсований об'ємний заряд формує електричне поле і забезпечує в p-n переході стан термодинамічної рівноваги (рис. 2.2,а).

Запірний шар. Простір об'ємних зарядів має різко знижену концентрацію рухомих носіїв в обох ділянках, виникає розрідження носіїв (збіднення). Це створює збіднений шар. Такий шар між двома напівпровідниками з різними типами електропровідності чи між напівпровідником і металом, збіднений носіями заряду, називають запірним шаром. Його ширина на рис. 2.2, (а) позначена літерою d.

У результаті цього в середній частині переходу утворюється прошарок з малою концентрацією носіїв (збіднений носіями шар). Відповідно і питома електрична провідність p-n переходу буде набагато меншою, ніж у нейтральних n- і р-ділянках напівпровідника. У збідненому шарі практично відсутні вільні носії заряду, тому його і називають запірним шаром.

Потенціальний бар'єр. Між протилежними об'ємними зарядами, що утворилися на межі ЕДП, виникає контактна різниця потенціалів (або потенціальний бар'єр) та електричне поле (вектор напруженості Е).

Потенціальний бар'єр – це різниця потенціалів між двома сусідніми речовинами або однорідними ділянками з різними електричними властивостями, зумовлена дифузією носіїв заряду від кожної з ділянок і створенням зони об’ємного заряду.На рис. 2.2, (б)показана потенціальна діаграма p-n переходу за умови, якщо зовнішня напруга до переходу не прикладена. На цій діаграмі, яка ілюструє розподіл потенціалу вздовж осі x, перпендикулярної до площини поділу двох ділянок напівпровідника, за нульовий потенціал взято потенціал межі.

Об'ємні заряди різних знаків виникають поблизу межі n- та р-ділянок, а позитивний потенціал j_n або негативний j_p формуються однаковими по всій ділянці n або р. Якби було не так, то виникла б різниця потенціалів, а отже, проходив би дрейфовий струм. У результаті все одно відбулось би вирівнювання потенціалу у цій ділянці. На рис. 2.2–2.4 для наочності використано викривлений масштаб. Насправді товщина p-n переходу дуже мала порівняно з розмірами нейтральних ділянок p і n. Ділянки об'ємного заряду з кожного боку переходу мають заряд, протилежний заряду тих рухомих носіїв, які дифундують із цієї області. З розвитком дифузії розміри об'ємних зарядів збільшуються, збільшується висота потенціального бар'єра, а тому зростають сили, які відтягують назад основні нociїзаряду. Ці силиперешкоджають дифузійному потоку.Тому процес дифузії можна розглядатияк самообмежувальний. Він триває доти, поки силитяжіння незкомпенсованих зарядів іонів домішок у шарі об’ємного заряду не врівноважать дифузійний потік.

Таким чином, нерухомі заряди утворюють електричне поле,значення якого пропорційне розмірам заряджених ділянок, а напрям такий, що обумовлює дрейф електронів або дірокназустріч дифузійному потоку. Тому підсумкове перенесення носіїв даного типу можна розглядатияк різницю між перенесенням внаслідок дифузії та перенесенням внаслідок дрейфу.Прирівновазі дрейфові та дифузійні компоненти електронних i діркових потоків зрівноважують один одного i повний струм у зовнішніх виводах дорівнює нулю.На рис. 2.2, (а) стрілками показані складові струмів. Електронно-дірковий перехід за відсутності зовнішнього поля автоматично досягає стану термодинамічної рівноваги, коли дифузійний струм у переході, обумовлений градієнтом концентрації носіїв заряду, зрівноважується зустрічним дрейфовим струмом, обумовленим напруженістю внутрішнього електричного поля в переході Е_к :

;

.

Наявність в р-п переході градієнтів концентрації носіїв та градієнтів потенціалу dU/dx обумовлює суттєву відмінність його електрофізичних властивостей від властивостей прилеглих до нього п- i р-ділянок.

Висота потенціального бар'єра j_к завжди встановлюється такою, за якої настає рівновага. За цієї умови визначають його величину. Висота бар'єра дорівнює контактній різниці потенціалів j_к. У германієвих переходах зазвичай j_к = 0,3…0,4 В, у кремнієвих – більше і досягає j_к = 0,7…0,8 В.

Чим більша концентрація домішок, тим більше n_n і p_p і тим більше вони дифундують через межу. Якщо густина об'ємних зарядів зростає, збільшується висота потенціального бар'єра. При цьому ширина запірного шару d зменшується, оскільки відповідні об'ємні заряди утворюються в шарах меншої товщини.

Нижче розглядаються тільки несиметричні або односторонні (р⁺- п або n⁺- p) переходи, а тому індекс «+» використовувати не будемо. У таких переходах внаслідок різниці концентрацій домішок густини зарядів значно відрізняються. Тому відрізняється i довжина збіднених шарів. В ділянці напівпровідника з меншою концентрацією домішки (менше легованому) ширина об’ємного заряду значно більша. Несиметричний p-n перехід, тобто його запірний шар зосереджується біля металургійної межі в ділянці напівпровідника з меншою концентрацією домішок (в менш легованій ділянці, високоомній).

Наявність у p-n переході запірного шару, нескомпенсованого об'ємного заряду та потенціального бар'єра є дуже важливими властивостями, які використовуються для створення майже всіх типів напівпровідникових приладів.

2.6 Пряме та зворотне вмикання ЕДП

Якщо до р- та п- ділянок напівпровідника ввімкнути зовнішнє джерело напруги, то термодинамічна piвновara порушиться. Відомо, що питомий oпip запірного шару набагато вищий від питомого опору нейтральних ділянок. Тому зовнішня напруга практично повністю спадає на переході, а отже, зміна висоти потенціального бар’єра дорівнює значенню прикладеної напруги. Залежно від полярності напруги, що під’єднується до p- або n-ділянки розрізняють пряме ( F ) та зворотне ( R ) вмикання p-n переходу.

Пряме вмикання. Коли до р-ділянки ввімкнути плюс джерела зовнішньої напруги U_F, а до п-ділянки - мінус, висота потенціального бар’єру зменшиться:

j_F = j_к - U_F.

Таке вмикання р-п переходу до джерела напруги називають прямим зміщенням. У цьому випадку електричне поле прямої напруги U_F діє назустріч полю контактної різниці потенціалів j_к .

Термодинамічна рівновага, а отже, i баланс між дифузією та дрейфом нociїв заряду порушуються. Це показано на рис.2.3 (а) векторами Е_к i U_F. Внаслідок зменшення висоти потенціального бар’єра збільшується дифузійний струм. При цьому струм дрейфу майже не змінюється, оскільки залежить переважно від числа неосновних нociїв, які завдяки власним тепловим швидкостям потрапляють на р-п перехід з р- i п-ділянок. Якщо знехтувати спадом напруги на oпopi нейтральних ділянок п i р, то напругу на переходi можна вважати такою j_F = j_к - U_F. При цьому повний прямий струм через перехід, тобто прямий струм I_F = I_ДИФ - I_ДР>0, а через те що I_ДИФ >> I_ДР, то I_F I_ДИФ. Прямий струм у переході є суто дифузійним. Вiн утворюється струмом дірок з р-ділянки в п-ділянку та електронів з п-ділянки в р-ділянку. Оскільки градієнти концентрації дуже вели­кі, потрібна невелика напруга (менша за 1 В), щоб одержати великі струми.

Під дією прямої напруги через зменшений потенціальний бар’єр нociї заряду вводяться в ділянки, де вони є неосновними. Цей процес називають інжекцією (вприскуванням) нociїв заряду.

Ділянка напівпровідникового приладу, з якої інжектуються нocії, називається емітерною ділянкою, або емітером. Цей термін широко вживається для позначення виводів напівпровідникових приладів. Емітер - це ділянка напівпровідникового приладу з високою питомою електричною провідністю, призначенням якої є інжекція носіїв заряду у базову ділянку. Ділянка, в яку інжектуються неосновні для нeї ноciї заряду, називається ба­зовою ділянкою, або базою. У несиметричних i односторон­ніх р-п переходах концентрації домішок в n- i р-ділянках суттєво відрізняються. Для п⁺- р переходу n_п>>p_p, а отже, інжекція електронiв з п-ділянки в р-ділянку значно перевищує інжекцію дірок у зворотному напрямку. У цьому разі емітером вважають п-ділянку, а базою р-ділянку, тому що інжекцією дірок можна знехтувати.

При прямій напрузі не тільки знижується потенціальний бар’єр, але також зменшується ширина запірного шару d_ПР<d (рис.2.3, б). Його oпip у прямому напрямі стає малим (одиниці-десятки Ом).

При деякій прямій напрузі можна взагалі скомпенсувати пoтeнціальний бар’єр у р-п переході. Тоді oпip переходу, тобто опір запірного шару, наблизиться до нуля, i ним можна знехтувати.

Прямий струм у цьому випадку зросте i буде залежати тільки від опору нейтральних n- i р-ділянок.

Зворотне вмикання. Якщо джерело зовнішньої напруги U_R ввімкнути плюсом до п-ділянки, а мінусом – до р-ділянки (таке вмикання називають зворотним) (рис. 2.4), то запірний шар розшириться d_R>d (електрони i дірки як основні нociї заряду змістяться в piзнi боки від р-п переходу), поле зворотної напруги додасться до поля контактної різниці потенціалів. Результуюче електричне поле зросте. Висота потенціального бар'єра збільшиться до j_R = j_{к +} U_R (рис. 2.4, а).

Таке поле настільки перешкоджає дифузії основних носіїв, що перехід зарядів внаслідок дифузії фактично припиняється.

Водночас поле направлене так, що воно витягує неосновні нociї з відповідних нейтральних ділянок i змушує їx дрейфувати через область об’ємного заряду.

Інтенсивність потоку неосновних носіїв залежить тільки від числа дірок та електронів, що виникають у прилеглих до переходу ділянках, і не залежить від зовнішніх факторів. При цьому відбувається переміщення дірок з п-ділянки в р-ділянку i електронів з р-ділянки в п-ділянку, внаслідок чого утворюється від'ємний або зворотний струм через перехід. Таким чином, неосновні нociї заряду втягуються електричним полем у р-п перехід і проходять через нього в сусідні ділянки. Виведення неосновних носіїв (дірок з n-ділянки та електронів з p-ділянки) через p-n перехід під дією прикладеної до нього зворотної напруги U_R, внаслідок чого концентрація неосновних носіїв по обидва боки металургійної межі протягом декількох дифузійних довжин зменшується, називають екстракцією.

У нейтральних зонах напівпровідника концентрація неосновних нociїв набагато менша від концентрації основних носіїв. Отже, зворотний струм, пропорційний концентрації неосновних нociїв, буде набагато меншим, ніж струм при прямому вмиканні. Крім того, як тільки зворотна напруга збільшиться до значення, при якому припиняється дифузія основних носіїв (частки вольта), подальше збільшення зворотної напруги не змінює зворотного струму або змінює його незначно. Як тільки поле досягне значення, при якому воно витягує (екстрагує) всі нeocновнi нociї, які надходять з нейтральних областей, струм перестає залежати від подальшого збільшення напруженості поля. Цей постійний зворотний струм І₀ називають зворотним струмом насичення р–ппереходу, тепловим струмом або струмом екстракції. Його значення залежить від температури i матеріалу напівпровідника (ширини забороненої зони ). У кремнієвих приладах він в 10⁶ разів менший, ніж у германієвих. На значення струму І₀ впливають явища, якіжзумовлюють зміну концентрації неосновних нociїв за рахунок генерації електронно-діркових пар. Такими явищами можуть бути: зміна температури (це найпоширеніша причина, тому I₀ називають тепловим), дія рентгенівських променів або інжекція додаткових неосновних ноciїв за допомогою другого переходу. Останнє явище відіграє дуже важливу роль у біполярних транзисторах та тиристорах.

При підвищенні зворотної напруги загальний зворотний струм I_R не залишається постійним, не дорівнює струму екстракції І₀, а повільно збільшується. Однією з причин цього є термічна генерація носіїв заряду безпосередньо в переході (в збідненому шарі). Складову зворотного струму через перехід, яка залежить від числа носіїв заряду, що генеруються у переході за одиницю часу, називають струмом генерації I_г. При підвищенні зворотної напруги через розширення переходу збільшується його об`єм, тому і число носіїв заряду, а відтак, I_г зростає.

Ще однією причиною росту I_R при збільшенні U_R є поверхнева провідність ЕДП, що обумовлює струм витоку I_вит.

Отже, загальний зворотний струм I_R реального ЕДП дорівнює:

I_R= I₀+I_г+I_вит.

Із збільшенням зворотної напруги збільшується не тільки висота потенціального бар’єру, але й товщина запірного шару, товщина р-п переходу (d_R>d). Дійсно, під дією зворотної напруги основні носії відтягуються з примежових шарів у глибину p- i n- ділянок (рис.2.4, б). Запірний шар ще дужче збіднюється носіями, й oпip значно зростає, тобто R_R>>R_F.

З вищесказаного випливає: р-п перехід має нелінійну провідність, малий oпip та пропускає великі струми при прямому вмиканні; й дуже великий oпip, і може пропускати дуже малі струми при зворотному вмиканні. Напрям, у якому p-n перехід має найменший опір, називають пропускним напрямом. Напрямок постійного струму, у якому p-n перехід має найбільший опір, називають запірним напрямом. Такі переходи називають випрямними. Ці особливості електронно-діркового переходу, так само як і інжекція-екстракція носіїв зарядів, широко використовуються в напівпровідниковій електроніці.

2.7 Вольт-амперна характеристика ідеалізованого ЕДП

Електронно-діркові переходи широко використовують як базові структури напівпровідникових приладів, а тому визначають вхідні та вихідні параметри таких компонентів електронних схем. Для їх оцінки важливою є характеристика залежності між напругою, яка діє на електродах приладу, і струмом – вольт-амперна характеристика. Для спрощення процедури виведення ВАХ аналізують ідеалізований p-n перехід.

Рівняння ВАХ ідеалізованого p-n переходу має вигляд:

,

I₀ – струм екстракції або струм насичення ; φ_T - температурний потенціал (при кімнатній температурі φ_T =0,026 В).

Рівняння ВАХ дозволяє одержати вираз для прямого І_F та зворотного І_R струмів p-n переходу. При прямому зміщенні зовнішня напруга, як правило, буде U_F > 3 φ_T. Тому одиницею в дужках можна знехтувати. Залежність між струмом та прямою напругою відображається експонентою:

.

Такому виразу відповідає несиметрична та нелінійна ВАХ (рис.1.6).

Це – найважливіша характеристика p-n переходу, вона широко використовується при аналізі напівпровідникових приладів і подана в розд.3.2.

2.8 Ємнісні властивості p-n переходу

Процеси накопичення, розосередження, генерації та регенерації, які відбуваються безпосередньо в переході та за його межами, обумовлюють інерційність електричних перетворень. Дійсно, якщо на ЕДП подати сходинку напруги або струму, то перехідні процеси пробігають так, як в електричних колах з конденсаторами. Особливості електричних процесів у p-n переході дозволяють виділити дві складові повної ємності( ): бар’єрну та дифузійну.

Бар’єрна ємність. У запірному шарі ЕДП по обидва боки від металургійної межі виникають однакові за значенням, але протилежні за знаком об'ємні заряди іонів домішок. Залежно від прикладеної напруги змінюється товщина цього шару d (рис. 2.4) і, як наслідок, значення зарядів. Тобто маємо систему, аналогічну зарядженому конденсатору з діелектриком, функцію якого виконує збіднений шар. Ємність, створену цими процесами, називають бар’єрною. Вона збігається з ємністю плоского конденсатора з відстанню між обкладками, що дорівнює товщині запірного шару d. Вплив цієї ємності переважно виявляється при зворотному вмиканні p-n переходу. При збільшенні модуля зворотної напруги d збільшується, бар’єрна ємність - зменшується. Підвищення концентрації домішок збільшує ємність, оскільки відстань між обкладками зменшується.

Залежність ємності від зворотної напруги називається вольт-фарадною характеристикою. Властивість p-n переходу змінювати ємність шляхом зміни напруги використовується для побудови особливого типу напівпровідникових діодів - варикапів.

Дифузійна ємність. При прямій напрузі виявляються дві фізичні причини, що зумовлюють ємність p-n переходу. Перша з них полягає у зміні зарядів у збідненому шарі, що враховується за допомогою бар'єрної ємності, друга – в тому, що за рахунок інжекції змінюється концентрація носіїв у нейтральних зонах поблизу межі переходу, і значення заряду, накопиченого цими носіями. Цей процес відтворюється за допомогою дифузійної ємності. Така назва вказує на те, що зміна зарядів неосновних носіїв відбувається в результаті дифузії.

Дифузійна ємність експоненціально зростає при збільшенні прямої напруги, і при невеликих прямих напругах (для кремнію 0.4 ... 0.5В) дифузійна ємність Сдиф значно перевищує бар'єрну Сбар. При менших напругах, коли значно наростає струм рекомбінації, дифузійна ємність стає меншою від бар’єрної і нею нехтують. Отже, повна ємність p-n переходу становить суму двох складових:

,

причому C_бар впливає при зворотному вмиканні, а С_дф - при прямому.

Наявність цих ємностей та їхні значення враховуються при створенні напівпровідникових приладів, призначених для роботи у високочастотних та швидкодіючих радіоелектронних пристроях, коли тривалість процесів накопичення – розосередження є сумарною з періодом зміни інформаційних сигналів або з їх тривалістю.

2.9 Пробій p-n переходу

Пробій p-n переходу – це явище різкого збільшення диференціальної провідності p-n переходу при досягненні зворотною напругою (струмом) критичного для даного приладу значення. Існують три основних види (механізми ) пробою: тунельний, лавинний і тепловий. Тунельний та лавинний відносять до електричних пробоїв, які спричинюються лавинним розмножуванням носіїв заряду чи тунельним ефектом під дією прикладеної напруги.

Тунельний пробій обумовлюється тунельним ефектом – переходом електронів крізь потенціальний (енергетичний) бар`єр без зміни енергії. Тунельний ефект відбувається тільки за дуже малої товщини переходу. Оскільки вірогідність тунелювання значною мірою залежить від напруженості електричного поля, то зовні тунельний ефект виявляється як пробій p-n переходу. Напруга тунельного пробою не перевищує декількох вольт. При підвищенні температури ширина забороненої зони трохи зменшується.

Лавинний пробій пов`язаний з утворенням лавини носіїв зарядів під дією сильного електричного поля, в якому носії на довжині вільного пробігу набувають енергії, достатньої для утворення нових електронно-діркових пар шляхом ударної іонізації атомів напівпровідника. Пробій виникає при U_R=U_ПРОБ, коли відбувається безперервне зростання струму. Чим меншою є концентрація домішок і чим більшою ширина забороненої зони, тим більшою буде напруга пробою.

При невисоких концентраціях домішок (менше 10¹⁸см^-3) напруга лавинного пробою менша, ніж тунельного, тобто має місце лавинний пробій. При високих концентраціях домішок (понад 10¹⁹см^-3) напруга лавинного пробою вища, ніж напруга тунельного, і відбувається тунельний пробій. Для проміжних значень концентрацій домішок пробій обумовлюється двома механізмами. Пробій може початись як лавинний, а потім при збільшенні зворотного струму перейти в тепловий. Після усунення електричних пробоїв p-n перехід відновлює свої властивості. У деяких напівпровідникових приладах це явище використовують для корисних перетворень електричних сигналів (наприклад, у стабілітронах).

Тепловий пробій спричиняється нагріванням p-n переходу за рахунок виділення теплоти при проходженні зворотного струму. Такий пробій відбувається внаслідок зростання носіїв заряду через порушення рівноваги між кількістю тепла, що виділяється в p-n переході і кількістю тепла, що відводиться від нього. На переході виділяється потужність розсіювання (І_RU_R), яка спричинює підвищення температури ЕДП і прилеглих до нього ділянок напівпровідника. Внаслідок цого збільшується концентрація неосновних носіїв і тепловий струм, що знову таки призводить до подальшого зростання потужності розсіювання та температури.

Тепловий пробій завжди призводить до руйнування електричного переходу. При проектуванні та експлуатації електричних переходів створюють схемотехнічні та конструктивні умови, щоб запобігти тепловим пробоям.

2.10 Перехід метал-напівпровідник

У сучасних напівпровідникових приладах, крім контактів з електронно-дірковими переходами та гетеропереходами, використовують також контакти між металом і напівпровідником. Процеси в таких переходах залежать від співвідношення робіт виходу електронів з металу iнапівпровідника. Відомо, що робота виходу визначається енергією, яку повинен витратити електрон, щоб вийти з металу або напівпровідника. Чим меншою є робота виходу, тим більше електронів може вийти з даного тіла.

При ідеальному контакті металу з напівпровідником відбувається дифузія електронів із матеріалу з меншою роботою виходу в матеріал з більшою роботою виходу. Якщо в контакті металу з напівпровідником п-типу (рис.2.9, а) робота виходу електронів з металу А_м менша ніж робота ви­ходу з напівпровідника А_n, то буде переважати вихід електронів з металу в напівпровідник. Тому у шapi напівпровідника поблизу межі накопичуються ocновнi носії (електрони), i цей шар стає збагаченим, тобто в ньому збільшується концентрація електронів. Oпip цього шару буде незначний за будь-якої полярності прикладеної напруги. Отже, такий перехід не має випрямних властивостей. Електричний перехід, опір якого не залежить від напрямку струму в заданому діапазоні значень струмів, називають омічним переходом.

Такий же невипрямний перехід створюється в контакті мета­лу з напівпровідником р-типу (рис.2.9, б), якщо робота виходу електронів з напівпровідника менша, ніж з металу (А_p< А_м), тобто у метал переходить більше електронів, ніж у зворотному напрямі. У приконтактному шapi напівпровідника також утворюється зона, збагачена основними носіями (дірками), а тому вона з малим опором.

Обидва типи невипрямних контактів широко використовуються в напівпровідникових приладах для забезпечення електричних з`єднань напівпровідника n- i p-типу з металевими струмопровідними частинами напівпровідникового приладу. Опір омічних контактів повинен бути малим. Омічний перехід не повинен інжектувати неосновні носії заряду і мати стабільні електричні і механічні властивості. Для цього підбираються відповідні метали.

Протилежні властивості має перехід, коли в контактi металу з напівпровідником п-типу A_п< А_м. При цьому електрони переходять переважно з напівпровідника в ме­тал, i у межовому шарі напівпровідника утворюється ділянка, збіднена основними носіями, тобто запірний шар. На переході формується порівняно високий потенціальний бар’єр (бар’єр Шотткі), висота якого буде суттєво змінюватись залежно від полярності ввімкненої напруги. Такий перехід має випрямні властивості i використовується в діодах Шотткі. Важливо, що в цих контактах у металі, куди надходять електрони з напівпровідника, відсутні процеси накопичення та розосередження неосновних нociїв, що характерно для ЕДП.

Подібні випрямні властивості має контакт металу з напівпровідником р-типу при А_м < А_p .

2.11 Особливості р-n переходів та їх використання для побудови компонентів електронних систем

Сучасні дискретні напівпровідникові пилади та ІМС створюють на основі ЕДП, завдячуючи їхнім специфічним властивостям. Основними з них є такі.

1. Асиметрія ВАХ – дозволяє створювати напівпровідникові діоди для випрямлення електричних сигналів, селекції імпульсів позитивної і негативної полярностей, детектування та обмеження амплітуди сигналів.

2. Електричний пробій при зворотному включенні – використовують для побудови стабілітронів, які є основою параметричних стабілізаторів напруги.

3. У деяких діодах – стабісторах ВАХ відрізняється різким збільшенням прямого струму при майже постійній прямій напрузі (0,4...0,6 В). Як і стабілітрони стабістори є основою побудови параметричних стабілізаторів низької напруги.

4. При зворотному ввімкненні струм насичення можна змінювати додатковою генерацією неосновних носіїв в базі шляхом оптичного, іонізуючого, рентгенівського опромінення. Збільшення зворотного струму при оптичному опроміненні використовують для побудови фотодіодів.

5. Рекомбінація носіїв електричних зарядів, інжектованих в базу, використовується для побудови випромінювальних діодів.

6. Зворотний струм можна регулювати в значних межах за допомогою додаткової інжекції неосновних носіїв в базу р-n переходу, що дозволило створити БТ.

7. Залежність бар’єрної ємності від зворотної напруги – використовують для побудови особливого типу напівпровідникових діодів – варикапів та параметричних діодів.

8. Розширення зони збіднення при збільшенні зворотної напруги – використовують для зміни перерізу напівпровідника і, як наслідок, для керування опором каналу та струмом ПТ з керувальним р-n переходом.

9. Великий опір при зворотному вмиканні – використовують для ізоляції елементів в напівпровідникових (ІМС).

2.12 Поточний самоконтроль

2.12.1 Тестові контрольні запитання.

1. Як розрізняються речовини за провідністю?

2. Який процес називають генерацією пар носіїв заряду?

3. Чому в напівпровідниках струм створюється внаслідок руху електронів і дірок, а в металах лише внаслідок руху електронів?

4. Чому для побудови напівпровідникових приладів використовують домішкові напівпровідники?

5. Внаслідок чого відбувається дрейф і дифузія носіїв заряду?

6. Які процеси відбуваються в ЕДП у рівноважному стані?

7. Чим відрізняються симетричні р-п переходи від несиметричних?

8. Як необхідно ввімкнути р-п перехід у зовнішнє джерело напруги, щоб забезпечити пряме і зворотне вмикання?

9. Внаслідок чого утворюється випрямний контакт?

10. Як утворюється зворотний струм насичення?

11. За яких умов утворюються омічні випрямні контакти в металіжзжнапівпровідником?

12. Поясніть процеси інжекції та екстракції.

13. Що впливає на динамічні властивості ЕДП?

14. Перерахуйте особливості ЕДП та їх використання для побудови компонентів електронної апаратури.

Читайте також:

1. B. Тип, структура, зміст уроку і методика його проведення.
2. III. Географічна структура світового ринку позичкового капіталу
3. ISO 15504. Призначення і структура стандарту
4. ISO 15504.Структура еталонної моделі
5. IV розділ. Сегментація ринку та вибір цільового сегменту
6. IY.3. Общество и его структура.
7. IІI розділ. Аналіз стану маркетингового середовища підприємства
8. OSI - Базова Еталонна модель взаємодії відкритих систем
9. V розділ. Товарна політика підприємства
10. VI розділ. Маркетингова цінова політика
11. VII розділ. Маркетингові рішення з розподілу та збуту товару
12. VIII розділ. Маркетингова політика комунікацій

Переглядів: 3768