Выпрямляющие свойства p–n-перехода.

 

В силу непрерывного теплового движения в положении равновесия часть свободных носителей пересекает p–n-переход. Основные носители (электроны в полупроводнике n –типа и дырки в полупроводнике р-типа), пересекающие переход, создают ток J0 одного направления. Неосновные носители (дырки в полупроводнике n–типа и электроны в полупроводнике р-типа), пересекающие переход, создают ток JH противоположного направления. В отсутствии внешнего напряжения эти токи равны по величине и полный ток через p–n-переход равен нулю, т.е. J=J0 - JH=0.Поскольку при пересечении перехода основные носители преодолевают потенциальный барьер , а неосновные – не преодолевают, то внешним напряжением можно регулировать значение полного тока J=J0 -JH через p-n-переход, изменяя J0. Если направление поля внешнего напряжения V противоположно направлению контактного поля ,то суммарный потенциальный барьер для основных носителей уменьшается. Равновесие нарушается и через p–n-переход течет суммарный ток, который при >0 может достигать очень большой величины, так как характеризуетсяпреимущественным токомосновных носителей. Такой ток возникает, если "+" внешнего напряжения прикладывается к полупроводнику р–типа и “ -“ к полупроводнику n-типа. Напряжение указанной полярностина диоде(и соответствующий ему ток) называется положительным.

Если внешнее поле совпадает по направлении с контактным, то суммарный потенциальный барьер для основных носителей возрастает. Равновесие опять нарушается и через р-n-переход течет суммарный ток, направленный противоположно положительному току. Величина его теперь определяется преимущественнымпереходом неосновныхносителей, концентрация которых мала, поэтому и ток невелик. Этот ток и соответствующее ему напряжение на p-n-переходе называются отрицательными.

 

Расчет показывает, что полный ток основных и неосновных носителей через p-n-переход

где - тепловой ток. Его еще называют током неосновных носителей или током насыщения. - внешнее напряжение на р-n -переходе.

Теоретическая зависимость тока от напряжения, т.е., ВАХ р-n-перехода , изображена на рис..