Студопедия — Равновесное состояние туннельного p-n-перехода
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Равновесное состояние туннельного p-n-перехода






Для изготовления туннельных p-n-переходов используется контакт двух вырожденных примесных полупроводников с разным типом проводимости.

Распределение электронов и дырок в зоне проводимости и в валентной зоне полупроводника определяется положением уровня Ферми EF. Уровень Ферми имеет смысл уровня энергии, вероятность заполнения которого электронами или дырками равна 1/2. В первом приближении можно считать, что разрешенные уровни энергии, расположенные выше EF электронов не содержат, а расположенные ниже полностью заполнены электронами. В чистом полупроводнике уровень Ферми EF находится по середине запрещенной зоны. При введении примеси EF смещается или в сторону валентной зоны, если примесь акцепторная (полупроводник р-типа), или в сторону зоны проводимости, если примесь донорная (полупроводник n-типа). При концентрации примеси 1018 – 1020 см-3 полупроводник становится вырожденным.

В вырожденном полупроводнике р-типа уровень Ферми EFр расположен в валентной зоне. Поэтому уровни, расположенные между потолком валентной зоны EV и EFр электронов не содержат, а уровни ниже EFр полностью ими заполнены. В зоне проводимости их нет (рис. 3а).

В вырожденном полупроводнике n-типа уровень Ферми EFn расположен в зоне проводимости. Поэтому уровни, расположенные ниже EFn полностью заполнены электронами (рис. 3б).

При соединении двух вырожденных полупроводников р- и n-типов образуется р-n-переход. При этом полупроводник р-типа (р-область заряжается отрицательно, полупроводник n-типа (n-область) заряжается положительно. Возникает контактная разность потенциалов р-n-перехода с высокой напряженностью поля Ек, что приводит к сильному смещению энергетических уровней р- и n-областей полупроводника относительно друг- друга. В отсутствии внешнего напряжения на -n-переходе он находится в состоянии равновесия, которое характеризуется одинаковым значением энергии Ферми в р- и n-областях. Электроны валентной зоны р-области и электроны зоны проводимости n-области занимают уровни ниже EF, имеют одинаковые значения энергии и разделены потенциальным барьером. Высота потенциального барьера (U – Е) равна ширине запрещенной зоны полупроводника Еg, а ширина d определяется напряженностью поля Ек; d ≈ Еg/qЕк (рис. 4). Величина определяется степенью легирования полупроводника и при концентрации примеси ≈ 1020 см-3, Ек ≈ 105 – 106 В/см.

Поэтому при ≈ 1 эВ = 1,6*10-19 Дж, d ≈ 100 Å. При таких параметрах потенциального барьера возможно туннелирование электронов без потери энергии из валентной зоны р-области в зану проводимости n-области и из зоны проводимости n-области в валентную зону р-области. В состоянии равновесия эти потоки электронов равны и суммарный ток через равен нулю.

 







Дата добавления: 2015-06-29; просмотров: 511. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

КОНСТРУКЦИЯ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ ВАГОНА Тип колёсной пары определяется типом оси и диаметром колес. Согласно ГОСТ 4835-2006* устанавливаются типы колесных пар для грузовых вагонов с осями РУ1Ш и РВ2Ш и колесами диаметром по кругу катания 957 мм. Номинальный диаметр колеса – 950 мм...

Философские школы эпохи эллинизма (неоплатонизм, эпикуреизм, стоицизм, скептицизм). Эпоха эллинизма со времени походов Александра Македонского, в результате которых была образована гигантская империя от Индии на востоке до Греции и Македонии на западе...

Демографияда "Демографиялық жарылыс" дегеніміз не? Демография (грекше демос — халық) — халықтың құрылымын...

Случайной величины Плотностью распределения вероятностей непрерывной случайной величины Х называют функцию f(x) – первую производную от функции распределения F(x): Понятие плотность распределения вероятностей случайной величины Х для дискретной величины неприменима...

Схема рефлекторной дуги условного слюноотделительного рефлекса При неоднократном сочетании действия предупреждающего сигнала и безусловного пищевого раздражителя формируются...

Уравнение волны. Уравнение плоской гармонической волны. Волновое уравнение. Уравнение сферической волны Уравнением упругой волны называют функцию , которая определяет смещение любой частицы среды с координатами относительно своего положения равновесия в произвольный момент времени t...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия