p-n Переход (электронно-дырочный переход)

[Lander]

Потому что дырки притягиваются к "-", а электроны — к "+". Между ними как бы "ничего нет", т.е. барьер.


Я могу себе представить, что электроны притягиваються к "+" батарейки, но как "дырки" притягиваються к "-" что то не представляю (?)

Или типа электроны из "-" батарейки выходят из минуса и заполняют "дарки" ежостающие связи в ковалетной связи ?

Тоесть получаеться кратковременный как бы ток зарядки конденсатора ?

[Gudd-Head]

Я могу себе представить, что электроны притягиваються к "+" батарейки, но как "дырки" притягиваються к "-" что то не представляю?

Абстрагируйтесь и представьте, что дырки — положительно заряженные частицы вроде электронов. Проще будет.
Притягивание дырок к минусу равносильно отталкиванию электронов от минуса

[Lander]

Спасибо, очень спасибо, но не могу так представить, честное слово, просто не могу.

Все таки то, что я написал - это не верно ?

[Gudd-Head]

Все таки то, что я написал - это не верно ?

Не могу сказать. Ещё раз говорю: дырка — отсутствие электрона. Электроны заряжены отрицательно, и потому отталкиваются от "-" батарейки. Таким образом у минусового электрода образуются дырки.

[Lander]

П почему все "свободные" электроны из N-области не уходят в "+" батарейки, то есть энергетический барьер расширяеться, но не на всю N-область ?

[Gudd-Head]

П почему все "свободные" электроны из N-области не уходят в "+" батарейки, то есть энергетический барьер расширяеться, но не на всю N-область ?

Дык, между P- и N- областью возникло уравнивающее электрическое поле (напряжением равное источнику питания), которое удерживает и электроны, и дырки.

[Kotische]

Спасибо, очень спасибо, но не могу так представить, честное слово, просто не могу.

Тогда представь кипящую воду!
Внизу вода испаряется, монолитная жидкость претрпевает разрыв и образуется пузырек пара.
В паре жидкости нет. Там таже самая вода Н2О, но в другом агрегатном состоянии, в виде пара.
Так вот пузырек пара всплывает вверх как самостоятельная частица, и со стороны выглядит что вверх двигается блестящий шарик - "дырка", но мы то знаем, что на самом деле это вода течет вниз, а "пустое место - дырка" движется вверх.

Так что нам удобнее рассматривать, хрен поймешь какое движение всей воды в кастрюле или движение отдельного и неизменного пузырька пара?

[Lander]

Ааа точно, СПАСИБО.

1)Но меня все таки свущает, что электроны из N-области на плюсовую пластину батареи заходят, а из минуса не выходят, вроде как такого не может быть. Потому как вроде а батрейке просихожит какая то хим. реакция, грубо говря с плюсовой цинковой пластины удаляються "лишнии" электроны и переносятся на медную пластину, тем самым поддреживая разность потенциалов, но для этого нужно, что бы с минуса электроны уходили, а наплюч приходили, по отдельности вроде так процесс не можеи идти Ну да фиг с ним.

2)Если принять все, что Вы мне обьясняли, товсе равно не понятно, как обратный ток возникает. Если на границе PN-перехода возникает напряжение равно напряжению источника питания, но противоположное по направлению, откуда возьметься обратный ток, то есть как электроны из P-области (неосновные носители "свободного" электронного заряда) передут через потенциальный барьер на "-" батарейки ?

[Gudd-Head]

как электроны из P-области (неосновные носители "свободного" электронного заряда) передут через потенциальный барьер на "-" батарейки ?

Благодаря тепловой энергии.

[Kotische]

1)Как начинают двигаться заряды. Почему потенциальнй барьер расширяеться ?
В барьере есть собственная напряженость электрического поля, мы уже рассмотрели как она образуется.
Когда мы накладываем внешнее поле, оно по принципу суперпозиции суммируется с внутренним полем барьера,
при этом меняется высоту барьера и электроны под действием тепловой скоростьи могут на него запрыгнуть,
или наоборот, барьер повышается и электроны недопрыгивают.
Это и вызывает изменение ширины барьера.

2)И неонимаю про обратный ток, понятно, что он вызван неосновными носителми зарядами в соответвующих P и N облостях полупроводника, но вот если рассмотреть неосновной носитель заряда "свободный" электрон в P-области - он под действием поля стремиться к плюсу батарейки, но как он пройдет область обьемнгого положительно заряда в N-области, ведь там нет "свободных" электронов ???

Главное что бы там были свободные места куда можно прыгнуть.
Прочесс называется инжекция.

[Lander]

Я прошу прощения, но неужели Электрон обладая просто тепловой кинетическая энергия сможет превысить потенциальный барьер, созданный источником питания ? При том, что область потенцильаного барьера, представляет собой неплохой изолятор. благодоря приозошедей диффузии

[Gudd-Head]

Я прошу прощения, но неужели Электрон обладая просто тепловой кинетическая энергия сможет превысить потенциальный барьер, созданный источником питания?

А вы думаете, почему его называют "тепловой ток", и он сильно зависит от температуры?

[Kotische]

2)Если принять все, что Вы мне обьясняли, товсе равно не понятно, как обратный ток возникает. Если на границе PN-перехода возникает напряжение равно напряжению источника питания, но противоположное по направлению, откуда возьметься обратный ток, то есть как электроны из P-области (неосновные носители "свободного" электронного заряда) передут через потенциальный барьер на "-" батарейки ?

Я не понял что тебе не понятно.
Обратный ток течет когда к переходу приложено обратное внешнее напряжение.
Оно на всем пути двигает электрон по полю и никакие барьеры ему двигаться не мешают, т.к. поле везде будет для электрона ускоряющим.

А вы думаете, почему его называют "тепловой ток", и он сильно зависит от температуры?

А малый этот ток потому что неосновных носителей в полупроводнике ОЧЕНЬ мало.
А от температуры он зависит, потому что ток определяется скоростью ГЕНЕРАЦИИ электронно дырочных пар, которая зависит от температуры.

Я прошу прощения, но неужели Электрон обладая просто тепловой кинетическая энергия сможет превысить потенциальный барьер, созданный источником питания ? При том, что область потенцильаного барьера, представляет собой неплохой изолятор. благодоря приозошедей диффузии

Электрон нигде этот барьер не преодолевает.
Электрон везде двигается вдоль поля созданного источником питания, везде им ускоряясь, а не тормозясь.

область потенцильаного барьера, представляет собой неплохой изолятор.

Она изолятор в том смысле, что в ней нет (мало) собственных свободных носителей.
Но в данном случае происходит инжекция свозодных носителей из зоны где они есть в зону где их нет.
Благодаря инжекции эта зона перестает быть изолятором.

[Kotische]

Gudd-Head, не молчи! Или мне ты аппонировать не желаешь?

[Gudd-Head]

Gudd-Head, не молчи! Или мне ты аппонировать не желаешь?

Я со всем согласен, т.к. давно уже прошёл мимо всего этого дела и плохо помню

[Kotische]

Благодаря инжекции эта зона перестает быть изолятором.

Кстати, так делают СВЧ транзисторы и ПП лазеры!
В этих приборах требуется очень высокая концентрация носителей проводимости,
но в СВЧ транзисторах требуется высокая подвижность носителей (от которой напрямую зависит быстродействие),
а в лазерах дефекты кристаллической решетки ухудшают КПД.
Поэтому в этих приборах поступают так,
есть p и n области очень сильно легированные для получение большой концентрации носителей проводимости,
и между ними есть тонкая прослойка чистого не легированного полупроводника с идеальной кристаллической решеткой.
За счет идеальной кристаллической решетки у носителей в этой i-зоне очень высокая подвижность и высокий оптический КПД,
а за счет инжекции носителей из соседних областей достигается очень высокая концентрация носителей проводисости, необходимая для лезерной генерации и низкого сопротивления канала полевого транзистора.
http://www.scientific.ru/journal/onisch/onisch.html

В 1963 г. Ж.И.Алферов и Г.Кремер независимо сформулировали конценцию полупроводниковых лазеров на основе двойной гетероструктуры и «За исследование полупроводниковых гетероструктур, лазерные диоды и сверхбыстрые транзисторы» Ж.И.Алферов и Г.Кремер были удостоенв Нобелевской премии по физике за 2000 год.

[Lander]

Электрон нигде этот барьер не преодолевает.
Электрон везде двигается вдоль поля созданного источником питания, везде им ускоряясь, а не тормозясь.

Ну как же При потключении обратного напряжения, обратный ток идет от "-" батарейки к "+" батарейки.

Рельно полупроводник с PN-переходом (уже диод) ток не пропускает, то есть тока от "-" к "+" нет, почти нет, но есть обратный ток, то есть диод все таки немного, мкА, но пропускает. Правильно ?

[Kotische]

диод все таки немного, мкА, но пропускает. Правильно ?

Да, и что?

Что тебе мешает скатиться кубарем в овраг?!
Я бы не стал называть качение вниз по склону преодолеванием!!! оврага...

[Lander]

Даже не знаю, как аналогию с оврагом описать.

Просто не могу понять вот чего, положительная область заряда в N-области, обеднена "свободными" зарядами, то есть грубо говоря диэлектрик, но ведь если к диэлектрику приложить напряжения (не пробивное), то тока не будет.

Хотя диэлектрик нейтрален по заряду, а область в N-полупроводнике заряжена положительно, но все арвно в ней нет "свободных" зярядов.

[Kotische]

если к диэлектрику приложить напряжения (не пробивное), то тока не будет

Проблема в следующем.
У обычного диэлектрика очень широкая запрещенная зона (пусть например 6 эВ), поэтому собственных носителей проводимости ("свободных") в нем практически нет.
Теоретически, их можно туда инжектировать, но тогда нам нужен источник свободных электронов с энергиеё больше равно 6 эВ. Таковым можит быть ускоритель заряженных частиц, но я думаю мы такой вариант не рассматириваем.
У металлов ширина запрещенной зона равна нулю, поэтому таких энергичных электронов в металле не будет, они все скатятся на уровень порядка кТ. Поэтому нам придется поднять потенциал металлического электрода на эти самые 6 вольт что бы электроны смогли из металла течь в зону проводимости изолятора. Но проблемма в том, что туннелирование возможно только на расстояния порядка размера атома. Если слой изолятора большой, то потенциал равномерно распределится по длинне образца и в пределах дистанции тунеллирования перепад потенциалов будет мизерным и туннелироваться электроны не будут, т.к. все электроны металла должны будут тунеллировать в запрещенную зону изолятора, что невозможно.
Если мы создадим напряженность электрического поля порядка 6 вольт на онгстрем (60000000000 в/м), взяв диэлектрик очень малой толщины, то электроны смогут инжектироваться из металла в изолятор и мы получим классический пробой по туннельному сценарию.
В отличии от изолятора, в полупроводнике мы имеем гомогенный кристалл полупроводника, в котором по всей длинне запрещенная зона имеет одинаковую ширину, и если гдето в зоне проводимости возник избыток электронов, он легко и непренужденно может диффундировать в любую точку кристалла, т.к. везде эта зона проводимости имеется на односм и том же уровне даже не смотря на то что в ней нет свободных электронов.