DSCF0766

141

ztącze

półprzewodnik typu P i półprzewodnik typu N

Rys. 1. Niespolaryzowane ztącze PN

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne

wodnika typu N. W wyniku tych przeciwstawnych procesów w warstwach obu półprzewodników leżących w bezpośredniej bliskości złącza PN zachodzi proces rekombinacji. W wyniku tego procesu swobodne elektrony są absorbowane przez nieobsa-dzone powłoki walencyjne. Występuje efekt zaniku dziur i istotnego zmniejszenia koncentracji elektronów swobodnych. W rezultacie w warstwie granicznej (złącze PN) zanikają praktycznie ruchome nośniki ładunków elektrycznych. Po odpłynięciu ładunków ujemnych z półprzewodnika typu N w kierunku półprzewodnika typu P wytwarza się w nim ładunek dodatni, natomiast w strefie granicznej półprzewodnika typu P ładunek ujemny. Złącze PN ulega zatem samoistnemu spolaryzowaniu w wyniku zjawiska dyfuzji nośników ładunku, a wytworzona różnica potencjałów nosi nazwę napięcia zaporowego złącza PN (rys. 1). Napięcie to stwarza jednocześnie naturalną zaporę do dalszego napływu nośników ładunków w rejon warstwy granicznej złącza. Warstwa graniczna staje się zatem warstwą zaporową.

kierunek zaporowy

kierunek przewodzenia

Rys. 2. Efekt zewnętrznej polaryzacji złącza PN

W obszarze złącza PN półprzewodników o różnym typie przewodnictwa powstaje warstwa zaporowa.

Pojemność warstwy zaporowej Warstwa zaporowa niemal całkowicie jest pozbawiona nośników ładunków elektrycznych. Z tego powodu wykazuje właściwości elektryczne zbliżone do izolatorów. Warstwa zaporowa (izolacyjna) oddziela dwa dobrze przewodzące obszary półprzewodnikowe (P i N). Powstaje zatem przestrzenna struktura o cechach upodabniających ją do kondensatora.

Pojemność kondensatora wytworzonego samoistnie w złączu PN nazywamy pojemnością warstwy zaporowej. Szerokość warstwy zaporowej może być zmieniana przez przyłożenie zewnętrznego napięcia

polaryzującego ztącze w kierunku zaporowym. Im większe jest to napięcie, tym szersza strefa warstwy zaporowej, a zatem mniejsza pojemność złącza. Właściwość tę wykorzystuje się do budowy tzw. dostrojczych diod pojemnościowych o pojemości sterowanej napięciem.

Szerokość warstwy zaporowej i pojemność złącza PN jest funkcją przyłożonego napięcia polaryzującego złącze w kierunku zaporowym.

Kierunek przewodzenia złącza PN

Złącze PN wykazuje kierunkowe (asymetryczne) właściwości przewodzenia prądu elektrycznego. Właściwości te są zależne od sposobu zewnętrznego spolaryzowania złącza. Jeśli złącze zostanie spolaryzowane w kierunku zaporowym (rys. 2), to następuje odpływ swobodnych elektronów z półprzewodnika typu N w kierunku bieguna dodatniego zewnętrznego źródła napięcia i jednocześnie odpływ dziur z półprzewodnika typu P do bieguna ujemnego tego źródła. W wyniku takiej migracji nośników ładunku poszerza się strefa zaporowa złącza izolująca obszary przewodzące N i R W rzeczywistości pod wpływem przyłożonego napięcia Ur w kierunku zaporowym płynie pewien niewielki prąd /« zwany prądem wstecznym¹. Ze wzlędu na izolacyjne właściwości warstwy zaporowej rezystancja złącza PN spolaryzowanego w kierunku zaporowym jest znaczna.

ang. roverse = wstecz