II. Các chuyển tiếp
1. Chuyển tiếp P-N
Bán dẫn p và bán dẫn n tiếp xúc với nhau thì ở miền tiếp xúc hình thành lớp chuyển tiếp p-n.
a. Chuyển tiếp p-n ở trạng thái cân bằng
Chuyển tiếp p-n ở trạng thái cân bằng là chuyển tiếp p-n chưa có điện áp đặt vào: V = 0.
Do sự chênh lệch về nồng độ hạt tải nên:
♦ lỗ trống sẽ khuếch tán từ p sang n, ♦ điện tử sẽ khuếch tán từ n sang p.
Vì vậy, gần bề mặt tiếp xúc:
♦ ở phía p sẽ còn lại những ion âm của các nguyên tử acceptor đã bị ion hóa,
♦ ở phía n còn lại các ion dương của các nguyên tử donor đã bị ion hóa.
Khi đó:
♦ phía n tích điện dương, ♦ phía p tích điện âm,
Điện trường tiếp xúc Etx: điện trường nội có chiều hướng từ n sang p.
⇒ Một điện trường tiếp xúc Etx
Chương 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Điện trường Etxcó tác dụng:
• Chống lại sự khuếch tán ban đầu của các hạt tải đa số,
• Cuốn các hạt tải thiểu số: điện tử từ p sang n, lỗ
trống từ n sang p.
Sự khuếch tán các hạt tải đa số xảy ra ngày càng mãnh
liệt → vùng điện tích âm, dương ở hai phía của tiếp xúc p- n càng rộng ra; → cường độ điện trường tiếp xúc Etx tăng.
Kết quả:
♦ Dòng khuếch tán các hạt tải đa số giảm, ♦ Dòng cuốn các hạt thiểu số tăng
Cho đến lúc dòng khuếch tán các hạt đa số bằng dòng cuốn các hạt thiểu số.
Khi đó, chuyển tiếp p-n đạt trạng thái cân bằng.
Miền chứa các ion âm, ion dương hầu như không có hạt tải được gọi là miền điện tích không gian (MĐTKG). Ở trạng thái cân bằng, độ rộng MĐTKG Xm là xác định.
b. Chuyển tiếp p-n ở trạng thái không cân bằng
Chuyển tiếp p-n ở trạng thái không cân bằng là chuyển tiếp p-n có điện áp bên ngoài đặt vào.
Khi đặt điện áp bên ngoài vào chuyển tiếp p-n có hai trường hợp xảy ra:
Chuyển tiếp p-n phân cực thuận: điện cực dương của
điện áp đặt vào bán dẫn p và điện cực âm của điện áp đặt vào bán dẫn n.
Khi đó:
• En ↑↓Etx có chiều ngược nhau, các hạt đa số bị đẩy về phía MĐTKG.
Các điện tử trong miền n và các lỗ trống trong miền p bị đẩy về phía MĐTKG trung hòa bớt các ion dương và các ion âm trong miền này => độ rộng của miền này hẹp lại.
Do đó, các hạt tải đa số dễ dàng qua MĐTKG tạo nên dòng điện được gọi là dòng điện thuận Ith.
Uth càng lớn, các hạt đa số bị đẩy về MĐTKG càng nhiều => độ rộng của MĐTKG càng giảm;
Nghĩa là số điện tích giảm => điện trường tiếp xúc Etx giảm nhỏ so với lúc cân bằng.