Как на атомном уровне работает p-n и n-p переход в транзисторах?







+3 +/-
Профиль пользователя Mcnee Спросил: Mcnee (рейтинг 990) Категория: наука и техника

Ответов: 3

3 +/-
Лучший ответ

Он работает не на атомном уровне, а на уровне кристалла. Сам факт существования запрещенной зоны, валентной зоны и зоны проводимости есть следствие периодической структуры кристалла, а не свойств отдельных атомов.

Феноменологически, "на пальцах" это можно представить себе так. Есть две области полупроводника с разным типом проводимости. В одной избыток электронов, в другой избыток дырок. Между ними есть область, в которой в "исходном состоянии", в отсутствие внешнего напряжения, носителей нет. Поэтому и сопротивление этой области (вот собственно самогo перехода) бесконечно велико.

Пусть теперь к каждой области подведён контакт. Если на область с избытком дырок подать минус, а на область с избытком электронов подать плюс, то эти контакты как бы притянут к себе носители, поэтому в области перехода никаких новых носителей не появятся. Более того, те границы, до которых доходили носители в состоянии без поданного напряжения (эти границы определяются распределением Ферми для соответствующих носителей), отодвигаются ещё дальше друг от друга. Естессно, область pn-перехода как была изолирущей, так ею же и остаётся.

А теперь поменяем знак напряжения на контактах. Если подать на область с дырками плюс, а на область с электронами минус, то потенциал на контактах будет "отталкивать" носители. В сторону pn-перехода. Границы, задаваемые распределением Ферми для носителей каждого типа, начинают сближаться, и в какой-то момент их хвосты начинают перекрываться. "На атомном уровне", а точнее на уровне электронов и дырок, это означает, что в данной области есть и электроны, и дырки. А что просходит, когда и электроны, и дырки оказываются в одном и том же месте? Они попросту рекомбинируют. Электрон занимает то самое пустое место, которое и представляет собой дырка.

Но потеря что электрона, что дырки нарушает равновесие. Поэтому из области контакта в полупроводник инжектируются новые носители взамен рекомбинировавших.

Правда, попытка восстановить равновесие приводит лишь к тому, что хвосты распределения Ферми так и остаются соприкасающимися, а значит, процесс рекомбинации носителей так и продолжается, а значит, им на смену должны приходить всё новые и новые, а значит... Ну вы поняли. Значит, через pn-переход течет ток.

Ответил на вопрос: Setters 
2 +/-

Если рассматривать диффузионные гомопереходы, то здесь на металлургической границе происходит взаимная диффузия носителей - дырок и электронов, в результате в примыкающих слоях остаётся слой с низкой проводимостью, с оголёнными неподвижными атомами - донорами и акцепторами, которые внутри обеднённого слоя создают электрическое поле..

Вот это поле и создаёт характерные свойства - при приложении прямого напряжения ток большой, практически ограничивающийся внешней нагрузкой, при приложении обратного напряжения ток мал..

В гетеропереходах процессы сложнее и могут разные комбинации в зависимости от ширины запрещённых зон слоёв и их сродства..

В частности в районе металлургической зоны может получиться зона с повышенной проводимостью, где электроны ведут себя как одномерные.. Этот эффект используется в современных и очень перспективных ГМеП- транзисторах..

Ответил на вопрос: Syntron  
+/-

Добавлю неплохое видео:

Переведено и озвучено: vertdider.com

А вы знаете как работает транзистор? В какой-то мере наша жизнь зависит от них. При упоминании транзисторов люди первым делом вспоминают радио. Они конечно правы, но всё намного серьёзнее. Транзисторы изобрели в 1947 году и радио стало первым прибором, доступным широким массам, в котором применили эту новую технологию.

Ответил на вопрос: Stinger  

Похожие вопросы

Спросил
1 Отв.
Транзисторы КТ315. Какую нужную схему можно сейчас спаять?
Ответ: Это, извините, вопрос растяжимый и имеет разную точку зрения. Всё зависит от того, что считать нужной схемой. Кто-то интересуется блоками питания, кто-то - радиоприёмниками диапазона FM, кто-то - эле ... Читать далее...
Автор вопроса: Northbound, в категории |
Спросил Northbound
3 Отв.
Почему 2 магнита с одной стороны слипаются, а с другой отталкиваются?
Ответ: На поставленный вопрос невозможно ответить с точки зрения и классической физики, и человеческого опыта. Механизм этого явления (взаимодействие магнитных полей) нельзя объяснить с точки зрения совреме ... Читать далее...
Автор вопроса: Anils, в категории |
Спросил Anils
3 Отв.
Какое соединение проводников называют последовательным?
Ответ: Любой электрический элемент, будь то сопротивления, индуктивность , или ёмкость имеют в геометрическом и электрическом понимании начало и конец. Началом принимается точка с меньшим напряжением(допусти ... Читать далее...
Автор вопроса: Polyphonia, в категории | | |
Спросил Polyphonia
2 Отв.
Можно ли выучить физику за девять месяцев?
Ответ: Всю физику одному человеку нельзя выучить (познать) даже за всю жизнь, и, если бы это было возможно, даже за 100 жизней. Но тот кусочек физики, который изучают в школе, за 9 месяцев выучить вполне мо ... Читать далее...
Автор вопроса: Marlings, в категории |
Спросил Marlings
2 Отв.
Что означает слово «магнитуда», чем не подходит «сила землетрясения»?
Ответ: Магнит тут, и правда, ни при чем. Латинское magnitudo — крупность, величие, значительность. Но не силу. Т. е., магнитуда характеризует энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических вол ... Читать далее...
Автор вопроса: Parison, в категории | | | | |
Спросил Parison
1 Отв.
Чему равна цена деления шкалы динамометра?
Ответ: Цена деления измерительного прибора ( динамометр является таковым ) вычисляется следующим образом: берем два соседних деления, обозначенных числами и находим их разницу. Эту разницу делим на количест ... Читать далее...
Автор вопроса: Sihem, в категории |
Спросил Sihem
1 Отв.
При каких условиях в проводнике возникает индукционный ток?
Ответ: При условии, что меняется магнитный поток, пронизыващий образованный проводником контур (закон индукции Фарадея). ... Читать далее...
Автор вопроса: Pension, в категории | | |
Спросил Pension
1 Отв.
Чем опасно излучение Вавилова-Черенкова?
Ответ: Излучение Вавилова — Черенкова само пе себе опасность представляет ровно такую же как и свечение обычной лампы накаливания. Излучение Вавилова — Черенкова — это свечение, которое вызывается в прозра ... Читать далее...
Автор вопроса: Danielle, в категории | | | | |