ЭДП при прямом напряжении

Область на границе двух ПП с различными типами электропроводности называется электронно-дырочным или p-n переходом. Электронно-дырочный переход обладает несимметричной проводимостью, т.е. имеет нелинейное сопротивление. Работа большинства ППП основана на использовании свойств одного или нескольких p-n переходов.

Напряжение на ЭДП, у которого полярность совпадает с полярностью основных носителей, называется прямым.

Рис.2.2. ЭДП при прямом переходе.

Электрическое поле создаваемое прямым напряжением действует навстречу полю контактной разности потенциалов. Результирующее поле становиться слабее, и разность потенциалов в переходе уменьшается, т.е. высота потенциального барьера понижается, возрастает диффузионный ток, так как большее число носителей может преодолеть пониженный барьер. Ток дрейфа при этом почти не изменяется, т.к. он зависит главным образом от числа не основных носителей, попадающих за счет своих тепловых скоростей на p-n—переход из n- и р- областей. Напряжение на переходе можно считать равным U_к - U_пр.

При прямом напряжении i_диф> i_др и поэтому полный ток через переход, т.е. прямой ток, уже не равен 0: i_пр=i_диф-i_др> 0

Если барьер значительно понижен, то тогда i_диф> > i_др и можно считать, что i_пр=i_диф, т.е. прямой ток в переходе является чисто диффузионным.

Введение носителей заряда через пониженный под действием прямого напряжения потенциальный барьер в область, где эти носители являются не основными, называется инжекцией носителей заряда. Область ППП, из которой инжектируются носители, называется эмиттером. А область, в которой инжектируются не основные для этой области носители заряда, называется базой. Т.о. если рассматривать инжекцию электронов, то n-область является эмиттером, а р-область - базой. Для инжекции дырок, наоборот, эмиттером служит р-область, а базой - n-область.

Обычно концентрация примесей, а, следовательно, и основных носителей в n- и р- областях весьма различна. Поэтому инжекция электронов из области с более высокой концентрацией основных носителей преобладает. Соответственно этому области и называются “эмиттер” и “база”. Например, если nn> pp, то инжекция электронов из n-области в р-область значительно превосходит инжекцию дырок в обратном направлении. В данном случае эмиттером считают n-область, а базой р-область, т.е. инжекцией дырок можно пренебречь.

При прямом напряжении не только понижается потенциальный барьер, но также уменьшается толщина запирающего слоя (d_пр< d) и его сопротивление в прямом направлении становиться малым (единицы- десятки Ом).

Поскольку высота потенциального барьера U_к при отсутствии внешнего напряжения составляет несколько десятых долей вольта, то для значительного понижения барьера и уменьшения сопротивления запирающего слоя достаточно подвести к p-n переходу такое же прямое напряжение (десятые доли вольта). Поэтому большой прямой ток можно получить при очень небольшом прямом напряжении.