DSCF0765

140

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne

krzem o przewodnictwie typu N

elektron swobodny

nieruchomy jon o ładunku dodatnim

krzem o przewodnie

................ typu P

elektron

dziura ^nłep

Na zewnątrz półprzewodnik wykazuje obojętne właściwości elektryczne, ponieważ nie została w nim zachwiana równowaga pomiędzy ładunkami ujemnymi i dodatnimi.

Obce atomy wzbogacające liczbę elektronów swobodnych półprzewodnika nazywane są domieszkami donorowymi' W tym przypadku nośnikami prądu są swobodne elektrony, a taki półprzewodnik nazywa się półprzewodnikiem typu N (rys. 1).

Rys. 1. Ilustracja defektu struktury krystalicznej krzemu

Nośnikami ładunku elektrycznego w półprzewodnikach typu N są elektrony swobodne.

Półprzewodniki typu P

Jeśli w sieć krystaliczną półprzewodnika czterowarościowego, jakim jest krzem (Si), zostaną wprowadzone domieszki w postaci atomów trójwartościowego indu (In), to wszystkie trzy elektrony pasma walencyjnego atomu indu zostaną związane przez sąsiednie atomy krzemu, a w siatce krystalicznej powstaną nieobsadzo-ne obszary o ładunku dodatnim (dziury). Tak powstałe dziury mogą być wypełniane przez elektrony walencyjne z sąsiednich atomów. Wiąże się to jednak z tworzeniem następnych dziur w siatce krystalicznej krzemu. W ten sposób dziura „wędruje” przez strukturę krystaliczną półprzewodnika (rys. 1).

Na zewnątrz półprzewodnik wykazuje obojętne właściwości elektryczne, ponieważ nie została w nim zachwiana równowaga pomiędzy ładunkami ujemnymi dodatnimi.

Obce atomy absorbujące elektrony swobodne półprzewodnika nazywane są domieszkami akceptorowymi'

W tym przypadku zjawisko przewodzenia prądu polega głównie na przemieszczaniu się dziur, a taki półprzewodnik nosi nazwę półprzewodnika typu P (rys. 1).

Nośnikami ładunku elektrycznego w półprzewodnikach typu P są dziury.

Półprzewodniki słabo domieszkowane oznaczane się symbolami N~ i Po zaś półprzewodniki silnie domieszkowane oznaczane są symbolami N⁺ i P⁺. W istocie w półprzewodnikach zachodzi zarówno proces przewodnictwa samoistnego, jak i niesamoistnego. Nośniki ładunku elektrycznego występujące w przewadze (a więc elektrony w półprzewodnikach typu N i dziury w półprzewodnikach typu P) noszą nazwę nośników większościowych W odróżnieniu elektrony w półprzewodnikach typu P i dziury w półprzewodnikach typu N noszą nazwę nośników mniejszościowych.

Przewodnictwo niesamoistne (wywołane przez proces domieszkowania) wzrasta ze wzrostem koncentracji domieszek Nie jest ono zależne od temperatury.

Elementy półprzewodnikowe budowane są z warstw materiałów półprzewodnikowych o przewodnictwie typu N, Pil.

W elementach unipolarnych prąd przepływa wyłącznie przez warstwę półprzewodnika o jednym typie przewodnictwa. W elementach bipolarnych prąd przepływa przez co najmniej dwie warstwy półprzewodnika o różnych typach przewodności.

4.2.1.3 Właściwości złącza PN

Złącze PN

Złącze PN powstaje w obszarze fizycznego styku dwóch obszarów półprzewodnika o przewodnictwie typu P i przewodnictwie typu N. W miejscu styku elektrony swobodne z półprzewodnika typu N przenikają (dyfundu-ją oo strefy półprzewodnika typu P i odwrotnie, dziury z półprzewodnika typu P dyfundują w głąb pótprze-

dawać * tac. occipere ~ przyjmować