Wat is een pn-overgang van een elektronengat

Halfgeleiders omvatten stoffen met een weerstand van 10-5 tot 102 ohm x m. Qua elektrische eigenschappen nemen ze een tussenpositie in tussen metalen en isolatoren.

De weerstand van een halfgeleider wordt door veel factoren beïnvloed: het is sterk afhankelijk van de temperatuur (de weerstand neemt af bij toenemende temperatuur), het is afhankelijk van de verlichting (de weerstand neemt af onder invloed van licht), etc.

Afhankelijk van het type onzuiverheden in de halfgeleider, heeft een van de geleidbaarheid de overhand: elektron (n-type) of gat (p-type).

Het grootste deel van elk halfgeleiderapparaat (diode, LED, transistor, thyristor, etc.) is de zogenaamde. P-elektronen gat-overgang. Het wordt verkregen als een deel van het kristal n-type geleidbaarheid heeft en het andere deel p-type geleidbaarheid. Beide gebieden moeten worden verkregen in één monolithisch kristal met hetzelfde rooster.Een pn-overgang kan niet worden verkregen door twee kristallen met verschillende soorten geleidbaarheid mechanisch te verbinden.

De belangrijkste stroomdragers zijn gaten in het p-gebied en vrije elektronen in n-gebieden - diffuus van het ene gebied naar het andere.Door de recombinatie (wederzijdse neutralisatie van ladingen) van elektronen en gaten tussen p en n ontstaat een van stroomdragers ontdane halfgeleiderlaag (blokkeerlaag).

De overtollige lading wordt gecreëerd door negatieve ionen van het p-gebied en positieve ionen van het n-gebied, en het gehele volume van de halfgeleider als geheel blijft elektrisch neutraal. Hierdoor ontstaat bij de pn-overgang een elektrisch veld dat van het n-vlak naar het p-gebied is gericht en voorkomt verdere diffusie van gaten en elektronen.

Bij de pn-overgang ontstaat een elektrisch potentiaalverschil, dat wil zeggen dat er een zogenaamde potentiaalbarrière ontstaat. De potentiaalverdeling in de overgangslaag is afhankelijk van de afstand. Potentiaal nul wordt meestal beschouwd als het potentieel in het p-gebied direct nabij een pn-overgang waar geen ruimtelading is.

Aangetoond kan worden dat de pn-overgang een gelijkrichtende eigenschap heeft. Als de negatieve pool van een gelijkspanningsbron is aangesloten op het p-gebied, zal de potentiaalbarrière toenemen met de waarde van de aangelegde spanning en zullen de hoofdstroomdragers de pn-overgang niet kunnen passeren. Dan halfgeleider gelijkrichter er zal een zeer hoge weerstand zijn en de zogenaamde tegenstroom zal zeer klein zijn.

Als we echter een positief aan het p-gebied hechten, en aan het n-gebied Cc de negatieve pool van de bron, dan zal de potentiaalbarrière afnemen en zullen de hoofdstroomdragers de pn-overgang kunnen passeren. In de keten verschijnen de zgn Een voorwaartse stroom die zal toenemen naarmate de bronspanning toeneemt.

Stroom-spanningskarakteristiek van de diode

Dus een elektronenpadgat - een verbinding tussen twee gebieden van halfgeleiders, waarvan er één een elektrische geleidbaarheid van het n-type heeft en de andere van het p-type. De elektron-gatovergang dient als basis voor halfgeleiderinrichtingen. In het overgangsgebied wordt een ruimteladingslaag gevormd, uitgeput in mobiele ladingsdragers. Deze laag vertegenwoordigt een potentiële barrière voor de meerderheid en een potentiële bron voor minderheidsladingsdragers.De belangrijkste eigenschap van de elektron-gatovergang is unipolaire geleiding.

Niet-lineaire halfgeleiderelementen met ongebalanceerde stroom-spanningskarakteristieken worden veel gebruikt wisselstroom naar gelijkstroom om te zetten... Dergelijke elementen met unidirectionele geleidbaarheid worden gelijkrichters of elektrische kleppen genoemd.

Zie ook: Halfgeleiderapparaten — soorten, overzicht, gebruik