ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Контакт двух полупроводников из "Физика и химия полупроводников" Основным элементом большинства полупроводниковых приборов является контакт двух полупроводников с различной работой выхода электронов. При этом возможно использование одинаковых или различных по своей химической природе полупроводниковых материалов. Ниже мы рассматриваем только первый из указанных случаев. [c.171] Протекание обратного тока по валентной зоне сопровождается исчезновением собственных атомов в р-области и дырок в /2-области. [c.172] р — п переход обладает нелинейной вольт-амперной характеристикой с малым уровнем токов насыщения. Как мы уже видели (см. 27), такой переход может быть использован для выпрямления или детектирования сигналов переменного тока. [c.173] Сд — концентрация дырок в -области перехода. [c.173] Зависимость вольт-амперной характеристики р—п перехода от скорости рекомбинации. Формула (146) для результирующего тока р — п перехода выведена в предположении существования двух независимых токов, протекающих по валентной зоне и зоне проводимости обоих соприкасающихся кристаллов. На самом деле, перенос электрического заряда в кристалле р типа осуществляется в основном за счет движения электронов по валентной зоне, а в кристалле п типа — за счет соответствующего движения по зоне проводимости. Прохождение тока через р — п переход должно сопровождаться поэтому переносом электронов между указанными зонами. Напомним, что переход электронов из зоны проводимости в валентную зону называется процессом рекомбинации, а обратный ему процесс называется генерацией (см. 24). Если бы скорости этих процессов равнялись нулю, то прохождение тока через р — п переход стало бы невозможным. Действительно, при выводе формулы результирующего тока мг 1 предполагали, что концентрации неосновных носителей на некотором расстоянии от границы раздела являются постоянными и не зависят от плотности протекающего через контакт тока. Последнее возможно только в том случае, когда скорости возникновения и исчезновения носителей на данном участке электрической цепи совпадают. Исчезновение неосновных носителей может происходить или за счет процесса рекомбинации, или за счет их удаления через невыпрямляющие контакты крип областям рассматриваемого перехода. [c.174] Если считать, что скорость удаления неосновных носителей через невыпрямляющие контакты весьма мала и ею можно пренебречь, то скорость исчезновения этих носителей будет целиком определяться скоростью рекомбинации. Предположим теперь, что коэффициент рекомбинации равен нулю, и к контакту приложено прямое напряжение. В этом случае концентрация неосновных носителей в обеих областях перехода должна непрерывно возрастать. Естественно, что такое увеличение концентраций сверх их равновесных значений приводит к появлению встречного потока носителей, соответствующего по направлению обратному току перехода. Ясно также, что с11устя некоторое время противоположно направленные токи станут равны, т. е. плотность результирующего тока будет равной нулю. [c.174] Если же к р — п переходу приложено обратное напряжение, то концентрация неосновных носителй в обеих областях перехода будет непрерывно уменьшаться, что также приведет к исчезновению результирующего тока. [c.174] На рис. 47 изображены две вольт-амперные характеристики, относящиеся к случаям малой / и большой // скорости рекомбинации. Из рисунка видно, что уменьшение скорости рекомбинации приводит к одновременному уменьшению прямых и обратных токов перехода. Последнее означает, что для выпрямителей и детекторов, работающих в цепях с малым уровнем токов, необходимо выбирать материалы с низкой скоростью рекомбинации. Наоборот, для выпрямления больших переменных токов следует выбирать материалы с довольно высокой скоростью генерации—рекомбинации (см. 28). При очень высокой скорости генерации—рекомбинации уровень токов насыщения р — п переходов становится весьма большим, и в этом случае возможно их использование в качестве невыпрямляющих контактов. Такие контакты называются рекомбинационными и очень часто используются на практике. [c.175] Поэтому значения пробивных напряжений зависят от эффективной толщины слоя пространственного заряда и длины свободного пробега электронов. [c.177] Из формулы (148) видно, что значения пробивных напряжений обратно пропорциональны концентрации основных носителей. [c.177] С другой стороны, уровень обратных токов, вплоть до пробивных напряжений, определяется формулой (146) и тем меньше, чем больше концентрация основных носителей. Таким образом, условия, способствующие уменьшению обратных токов р—п перехода, уменьшают также значения пробивных напряжений и наоборот. Учитывая этот факт и вспоминая о влиянии скорости рекомбинации на свойства выпрямляющих контактов, можно сказать, что выбор материала для данного полупроводникового прибора зависит от предъявляемых к этому прибору требований. Так, например, для создания выпрямителей, работающих при высоких напряжениях, необходимо использовать высокоомный (т. е. с малой концентрацией основных носителей) материал. Наоборот, для обеспечения низких значений обратных токов выпрямителя следует использовать низкоомный материал с малой концентрацией неосновных носителей. [c.177] Сделаем основные выводы, касающиеся контакта двух полупроводников. [c.177] Вернуться к основной статье