p-n Переход (электронно-дырочный переход)

[Kotische]

почему электроны из p-проводника не могут взять и перескочить в n-проводник.

Потому что тунелирование происходит строго горизонтально, электрон при тунеллировании НЕ МЕНЯЕТ своей энергии.
Поэтому что бы тунеллирование стало возможным необходимо ОДНОВРЕМЕННОЕ выполнение ДВУХ условий - в исходной точке нужно наличие электрона, а в конечной точке нужно свободное место куда электрон может "приземлиться".
Приземляться в запрещённую зону и в полностью заполненную валентную зону электрон не может.
В p-полувроводнике много электронов в валеной зоне но им некуда прыгать, т.к. в n-полупроводнике свободных мест с такой энергией нет, поэтому тунеллирование невозможно, и ток не течет.
В n-полупроводнике свободные места (куда можно приземляться) есть только в зоне проводимости,
но электронов с такой энергией в p-полувроводние ОЧЕНЬ мало, соответственно вероятность тунеллирования очень мала, поэтому ток исчезающе мал.

[Lander]

Здравствуйте,

Позвольте на немного опять возвратиться к вопросу PN-перехода:



PN-переход при обратном включении. Потенцыальный барьер расширяеться:

1)Грубо свободные электроны из N-области уходят в плюс батарейки.
Вопрос: Все ли свободные электроны из N-области (это пятый свободный валентный электрон атома донора) уходят в плюс батарейки ?

2)Со стороны P-области, P-область заполняеться электронами.
Вопрос: заполняеться электронами за счет дырок в ковалетной связи атома акцептора и атома полупроводника ?

[Kotische]

Все ли свободные электроны из N-области (это пятый свободный валентный электрон атома донора) уходят в плюс батарейки ?

2)Со стороны P-области, P-область заполняеться электронами.
Вопрос: заполняеться электронами за счет дырок в ковалетной связи атома акцептора и атома полупроводника ?

Ты представляешь какую разность потенциалов это создаст?!
Говорить все/не все здесь непровомерно! Это статистическая модель, электроны/дырки постоянно рождаются/рекомбинируют, пролетают через кристалл.
Можно говорить лишь об УСРЕДНЕННЫХ потоках.

Как правило, при рабочей температуре, ВСЕ атомы примесей (и доноры и акцепторы) уже ионизованы.
И перераспределение носителей заряда под действием внешнего поля не приводит к дополнительной ионизации.

[Lander]

То есть из n-области "уходит" кол-во электронов пропорциональное приложенному напряжению. Правильно ?

Но все таки в p-области, потенциальный барьер увелчиваеться за счет заполения дырок в ковалентных связях Акцептор-Атом полупроводника. Правильно ?

[Kotische]

То есть из n-области "уходит" кол-во электронов пропорциональное приложенному напряжению. Правильно ?

Да. Плавненько так уходят.

Но все таки в p-области, потенциальный барьер увелчиваеться за счет заполения дырок в ковалентных связях Акцептор-Атом полупроводника. Правильно ?

Несовсем.

Правильно так:
в p-области, потенциальный барьер увелчиваеться за счет заполения дырок (разорванных ковалентных связей между атомами полупроводника).
Акцепторы здесь уже давно все "заполнены". Они определяют количество "лишних" дырок.
Под действием внешнего поля "лишние" дырки "ушли" - нескомпенсированные ионы акцепторов остались, создавая объемый заряд.

[Lander]

А теперь про обратный ток можно рассждение:

При обратном подключении увеличиваеться потенциальный барьер, но в P-области есть неосновные носители заряда электроны, у которых энергия оказалось достаточно для разрыва ковалентных связей межу и они оказались свободными. Они создают обратный ток, но так как их мало, то ток не большой. Под действием электрического поля источника питания эти электроны устремляються к потенциальному барьеру и каким то образом преодалевает его и идет на "+" исотчника питания. Правильно ?

[Lander]

При обратном подключении, потенциальный барьер расширяеться, свободные электроны из n-области планомерно и пропорционально приложенному напряжению уходят на плюч батарии, а в P-области дырки (это принудительно разорванные связи, атомами акцептора, между атомамми собосвенного полупроводника), дырки заполняються электронами из минуса батарейки. Тем самым потенциалльый барьер расширяеться. Правильно ?

[Lander]

Здравствуйте,

Помогите разобраться со следующим предложением взятым из книги Степаненко "Основы теории транзисторов и транзисторных схем":

"Рассматривая этот случай, следует учесть, что при нулевой температуре система 9кристалл с пимесями) должна обладать минимальной энергией. Поэтому электроны с выскоих донорных уровней переходят на более низкие - акцепторные, которые, как отмечалось, при нулевой температуре не заполнены. Пусть N(доноров)>N(акцепторов), тогда при нулевой температуре ВСЕ акцепторные уровни заполняються электронами (т.е. ионизируються), а число заполненых (неионезированных) донорных уровней уменьшиться до N(доноров) - N (акцепторов)." (с)


Вопрос: Что значит "электроны с выскоих донорных уровней переходят на более низкие - акцепторные" ???

То есть свободный пятый электрон донорного атома переходит - заполняет недостоящюю ковалеентную связь между атомом Акцептором и атомом полупроводника ?? Это имееться ввиду ?

Как он может сделать это при нулевой температуре ? Ведь даже, что бы элекрону атома донора покинуть валентную зону надо хоть и немного, но все таки нужна энергия. Как при нулевой температуре такое может быть ?

[Kotische]

Вопрос: Что значит "электроны с выскоих донорных уровней переходят на более низкие - акцепторные" ???

То есть свободный пятый электрон донорного атома переходит - заполняет недостоящюю ковалеентную связь между атомом Акцептором и атомом полупроводника ?? Это имееться ввиду ?

Как он может сделать это при нулевой температуре ? Ведь даже, что бы элекрону атома донора покинуть валентную зону надо хоть и немного, но все таки нужна энергия. Как при нулевой температуре такое может быть ?

На мой (не очень искушенный) взгляд фигня какая то написана.
При абсолютном нуле электроны будут обладать энергией "нулевых колебаний" которая очень мала.
Если её хватит для активации примесных атомов то будут свободные электроны/дырки даже при абсолютном нуле.
Вроде такие (работающие вблизи абсолютного нуля) полупроводники разработаны и используются.
Но в обычных полупроводниках энергиии "нулевых колебаний" не хватает для активации примесей и полупроводник превращается в изолятор.

В приведенной тобой цитате очевидно описывается именно этот процесс:
при нормальной температуре все мелкие донорные и акцепторные на уровни полностью ионизированны,
и на них имеются свободные места. При понижении температуры свободный электрон проваливается на это свободное место, ион примеси превращается в нейтральный атом, свободные носители в кристалле исчезают и кристалл превращается в изолятор.

[Vendein_RaZoR]

Всю тему не читал , но хотелось бы спросить про запрещенные энергетические зоны . Уточнить вообще хотелось бы что это за зоны между валентной и зоной проводимости . Понятно что валентная зона это зона где находятся электроны с которыми вещество могло бы производить хим связь . Зона проводимости как я понял - это зона свободных электронов (зона основных зарядов) которые попросту свободно перемещаются по ПП . Но вот не совсем понятно что за "дыра" такая называемая запрещенной зоной ? В частности относится к диэлектрикам и ПП как раз , у металлов всё как надо . Как атом в ПП ионизируется , то есть как электрон покидает валентную зону пройдя через так называемую ловушку ? И почему время жизни дырки уменьшается если электрон проходит большую ловушку ?
Или запретная зона это как раз и есть дырочная зона ?

[Kotische]

Всю тему не читал...
Зона проводимости как я понял - это зона свободных электронов (зона основных зарядов) которые попросту свободно перемещаются по ПП

А вот НИФИГА! Прочитай таки ВСЮ тему, ибо не раз уже было сказано что СВОБОДНЫЕ электроны бывают только в вакууме, а в твердом теле СВОБОДНЫХ электронов НЕТ!

не совсем понятно что за "дыра" такая называемая запрещенной зоной ?

Чтоб понять как возникает запрещенная зона, нужно глубоко окунуться в квантовую механику,
или ограничится следующей наглядной моделью:
У одного изолированного атома спектр возможных энергий электрона линейчатый, т.е. электрон может иметь только несколько конкретных ЗНАЧЕНИЙ энергии.
Когда атомы объединяются вместе, за счёт взаимодействия между электронами соседних атомов каждая линия расщепляется.
Если свели вместе 2 атома каждая линия расщепиться на 2 линии, если три атома то на три линии, и.т.д...
В твердом теле ОГРОМНОЕ количество атомов, и каждая энергитическая линия расщепляется на огромное количество линий, превращаясь в полосу возможных энергитических значений - зону.
Каждая зона - это растолстевшая линия (электронная оболочка одиночного атома).
В зависимости от расстояния между исходными линиями атома и условий взаимодействия атомов полосы могут перекрываться (как у металла), а могут остаться разделенными (как у ПП).

Например, если мы подвергаем изолятор/полупроводник давлению, его атомы сближаются, из взаимодейтвие усиливается, зоны расширяются и могут перекрыться, тогда изолятор превращается в металл.

[Vendein_RaZoR]

СВОБОДНЫЕ электроны бывают только в вакууме

Ну не свободный , он как бэ нейтрализует ионизированный атом допустим ... происходит генерация , рекомбинация

[Lander]

Давайте пожалуйста разберем еще раз что же происходит на границе PN - перехода, достпупным наглядным языком.


Итак есть необходимость "соеденить" полупроводник:

1) P-типа, в котором преобладют нескомпенсированные ковалентные всязи между атомамми полупроводника "дырки" у которых атом акцептора разорвал эти связи и зобрал электрон для своей ковалентной связи с атомом полупроводника и "свободные" электроны, которые за счет получившей термо-энергии смогли разорвать ковалетные связи между атомами полупроводника и более менее "свободно" передвигающиеся по полупроводнику P-типа - их очень мало по сравнению с кол-ом "дырок".

2)И полупроводник N-типа в котором за счет атома донора есть нескомпенсированный ковалентной связью "свободный" электрон, который более менее свободно передвигаеться по полупроводнику и неосновные "дырки" которые появились за счет того, что малая часть электронов получила термо-энергию и смогли вырваться в зону проводимости.


3)Теперь технологическим способом соеденили две этих пластинки полупроводника и на границе соединения этих пластинок начало оброзовываться нечто под названием PN-переход.


Что же происходит ??? "Свободные" электроны из N-области начинают пермещаться в полупроводник N-типа, так как там область с меньшей энергией, то есть ест ьнескомпенисрованные ковалентные связи "дырки", которые электороны из N-области стремяться занять. Но электроны из N-области могут проникнуть только на некторую глубину в P-область.

То есть часть элеткронов из N-области заполнили и завершили ковалентную связь атомов полупровдника в P-типе, то есть рекомбинирвоали с "дырками". Соответсвенно, то откуда ушли электроны, в той области остались только ковалентные вязи между атомами полупровдник - полупроводник и полупроводник - донор.

Вопросы:

1)Пока рассуждения верны ??

2)Если да, то ведь если электрон покинувший N-область создают на своем покинувшим месте создают положительный ион, то есть положтельный заряд. То создаеться разност ьпотенциалов, которая по идее должна обратно его притянуть. но такого не происходит почему ?

И почему этим положительным зарядом, не притягиваеться другие электроны из N-области ?

[Kotische]

ведь если электрон покинувший N-область создают на своем покинувшим месте создают положительный ион, то есть положтельный заряд. То создаеться разност ьпотенциалов, которая по идее должна обратно его притянуть. но такого не происходит почему ?

Именно ТАК и происходит!
Поле тянет электроны назад, термодиффузия толкает вперед.
Нормальное состояние перехода - эти два потока строго уравновешены.

[Lander]

Просто если два эти потока уравновешены, что результирующее должно быть равно нулю и никакого PN-перехода и не поля им создаваемого быть не должно. Ну это я так понимаю.

(?)

[Gudd-Head]

Таки поле и равно нулю, вне перехода.

[Kotische]

Просто если два эти потока уравновешены, что результирующее должно быть равно нулю и никакого PN-перехода и не поля им создаваемого быть не должно. Ну это я так понимаю.

Чё за бред?!

Вертолет крутит винтом и гонит воздух вниз, за счет этого он висит на месте,
если не будет винтом крутить то сам полетит вниз!
По твоей логике - если сила гравитации уравновешена аэродинамической силой винта,
то никакого движения в системе нет, и всё включая воздух неподвижно?!!

Таки поле и равно нулю, вне перехода.

+1

[Lander]

То есть PN переход это непрерывное движение электронов из N области в P и обратно ?

[Kotische]

То есть PN переход это непрерывное движение электронов из N области в P и обратно ?

Да

[Vendein_RaZoR]

Да про P-N переход я запомнил так :
При спаивании N и P материала электроны и дырки диффундируют , то есть электроны стремятся занять места дырок (нейтрализовать атом) в P материале . Но чем больше электронов уходят от возбужденных атомов в N переходе тем сильнее становится электрическое поле которое не дает электронам уже покинуть N материал и они как бы стремятся возвратиться опять в него на места дырок в N . В общем таким образом возникает электрическое поле в так называемом запорном слое которое не дает всем электронам выйти из N материала и "уничтожить" все дырки в P . В общем как то так