IV. Biến áp
1. Sự hình thành lớp chuyển tiế pP –N và tính chất của nó
Trên một phiến tinh thể đơn bằng ph−ơng pháp công nghệ nào đó (plana khuếch tán – epitaxi) ta nhận đ−ợc 2 miền: một miền chứa tạp chất acceptor (miền P) và một miền chứa tạp chất donor (miền N). Ranh giới tiếp xúc của 2 miền P và N đ−ợc gọi là lớp tiếp xúc công nghệ hay lớp tiếp xúc luyện kim hay lớp chuyển tiếp P – N. Nghĩa là, để nhận đ−ợc chuyển tiếp P – N trên thực tế không thể lấy 2 phiến bán dẫn P và N ghép với nhau một cách đơn giản mà ng−ời ta phải tiến hành pha tạp chất vào bán dẫn thuần sau đó pha tiếp tạp chất khác loại để nó chuyển từ loại P sang loại N hoặc ng−ợc lại. Tại nơi chuyển đặc tính điện hình thành chuyển tiếp P - N và đó chính là sự quá độ từ bán dẫn P sang N hoặc ng−ợc lại.
Mặt tiếp xúc chỉ nơi nồng độ donor bằng nồng độ acceptor.
Tuỳ theo sự phân bố tạp chất tại miền gần bề mặt tiếp xúc, ng−ời ta chia chuyển tiếp P - N thành 2 loại chính là:
+ Chuyển tiếp P - N nhảy bậc nếu sự biến đổi nồng độ tạp chất xảy ra đột ngột + Chuyển tiếp P - N tuyến tính nếu sự biến đổi nồng độ tạp chất xảy ra từ từ Hình d−ới đây biểu diễn kiểu pha tạp tuyến tính và nhảy bậc
P N
Mặt tiếp xúc
P N
Cấu trúc của tiếp xúc P - N và phân bố điện tích âm/d−ơng trong vùng điện tích không gian
N(x) Na Nd N(x) Na Nd
Ch−ơng III: Linh kiện tích cực
Tuy nhiên đặc tính của cả 2 loại này giống nhau nên trong quá trình nghiên cứu chuyển tiếp P - N ta không cần chú ý tới chuyển tiếp P - N thuộc loại nào.
Chuyển tiếp P-N là một dạng tiếp xúc phi tuyến có tính chất dẫn điện không đối xứng theo hai chiều điện áp đặt vào.
Khi ch−a có điện áp ngoài đặt vào chuyển tiếp P-N ở dạng cân bằng nhiệt động và không có dòng qua nó. Các ion âm bên P và ion d−ơng bên N tạo nên một điện tr−ờng trong gọi là điện tr−ờng tiếp xúc Etx h−ớng từ N sang P làm cân bằng dòng khuếch tán của các hạt dẫn đa số (do sự chênh lệch nồng độ) và dòng trôi của các hạt thiểu số (do đ−ợc Etx gia tốc). Chính vì vậy, trạng thái này của chuyển tiếp P-N gọi là trạng thái cân bằng động (có hai dòng ng−ợc nhau qua chuyển tiếp nh−ng dòng tổng bằng 0).
Miền đ−ợc tạo thành từ các khối ion âm và d−ơng gọi là miền điện tích không gian (SCR) hay miền nghèo vì hầu nh− không có hạt dẫn tự do ở đây. Đặc tính điện của miền này sẽ quyết định đặc tính điện của chuyển tiếp P-N.