CCI20111111119

mami germanu (rys. 8-19 a), a piąty staje się elektronem swobodnym i może być nośnikiem prądu wewnątrz siatki krystalicznej. Domieszka arsenu dostarcza więc do germanu elektrony swobodne. Taki półprzewodnik nazywa się półprzewodnikiem typu n (n — ne-gative). Domieszki dostarczające do półprzewodnika elektrony swobodne, jak arsen lub antymon, nazywają się donorami.

— Przez wprowadzenie do sieci krystalicznej germanu lub krzemu domieszki z pierwiastka o wartości równej 3, np. boru, indu, które mają trzy elektrony walencyjne, zmieniają się właściwości germanu lub krzemu. W siatce krystalicznej germanu zabraknie więc jednego elektronu do wytworzenia 4 powiązań (rys. 8-19 b). Brak elektronu stwarza puste miejsce, czyli dziurę, która może być nośnikiem prądu elektrycznego. Taki półprzewodnik nazywa się półprzewodnikiem typu p (p —positive). Domieszki powodujące tworzenie się dziur w półprzewodniku nazywają się akceptorami.

8.10. Prostowniki półprzewodnikowe

Przez zetknięcie ze sobą bardzo ściśle przylegającymi powierzchniami półprzewodników typu p i typu n otrzymuje się w miejscu ich zetknięcia tzw. złącze p-n, w którym następuje dyfuzja dziur z półprzewodnika p do półprzewodnika n i elektronów z półprzewodnika n do półprzewodnika p. Przejście nośników przez złącze p-n spowoduje wzrost dodatniego ładunku i potencjału po stronie typu n złącza, a po stronie typu p — wzrost ujemnego ładunku i potencjału (rys. 8-20a). Wytworzona różnica potencjałów w złączu p-n nazywa się barierą potencjału i nie dopuszcza do dalszego przenoszenia dziur do półprzewodnika typu n i elektronów do półprzewodnika typu p, a tym samym i do ich rekombinacji. W złączu powstało pole elektryczne o zwrocie od półprzewodnika n do półprzewodnika p. Pole to przeciwstawia się dalszemu przechodzeniu nośników przez złącze i utrzymuje ładunki w stanie równowagi.

Jeżeli teraz do ścianek zewnętrznych obu półprzewodników doprowadzimy pewne napięcie w ten sposób, że półprzewodnik typu p będzie połączony z biegunem dodatnim źródła napięcia (rys. 8-20 Ł>), a typu n — z ujemnym, to wytworzy się różnica potencjałów o zwrocie przeciwnym do zwrotu bariery potencjału, która zostanie obniżona, co umożliwi ruch większej ilości nośników w złączu, tzn. elektronów oraz dziur, i przez złącze popłynie prąd. Biegunowość doprowadzonego w tym przypadku napięcia określa zwrot prądu, zwany kierunkiem przewodzenia, czyli półprzewodnik jest spolaryzowany w kierunku przewodzenia.

Rys. 8-20. Schemat złącza p-n: a) bariera potencjału, b) złącze p-n pod napięciem, c) złącze p-n pod napięciem o odwróconej biegunowości

Jeżeli natomiast zmienimy biegunowość doprowadzonego napięcia, to różnica potencjałów na złączu będzie miała zwrot zgodny ze zwrotem bariery potencjału (rys. 8-20c), co utrudni ruch tak elektronów, jak i dziur. Wytworzy się w złączu p-n tego obwodu bardzo duży opór i prąd będzie miał wartość bardzo małą. W obwodzie tym powstaje tzw. warstwa zaporowa. Tę właściwość złącza p-n jednokierunkowego przewodzenia prądu wykorzystano do budowy prostowników prądu przemiennego.

Rozróżnia się dwa rodzaje prostowników — warstwowe, zwane także diodami złączonymi — dla większych mocy i ostrzowe, zwane diodami krystalicznymi dla małych mocy.

Działanie prostujące złącza p-n, czyli diody złączowej (półprzewodnikowej), najlepiej ilustruje charakterystyka prądowo-napię-ciowa (rys. 8-21). Z charakterystyki tej wynika, że prąd w kierunku przewodzenia szybko wzrasta w miarę podwyższania doprowadzonego napięcia. Natomiast prąd w kierunku zaporowym jest bardzo mały i prawie nie zależy od doprowadzonego napięcia.

239