Чтение онлайн

на главную

Жанры

Транзистор?.. Это очень просто!
Шрифт:

Л. — Я добавлю, что атомы примесей типа р, такие как атомы алюминия, галлия или индия, часто называют акцепторами, так как они принимают на себя электроны, тогда как атомы примесей типа отдают их полупроводнику.

Н. — Я начинаю чувствовать, что в моей голове из всех этих доноров и акцепторов получается винегрет.

Л. — Поэтому существует маленькое правило: в слове «донор» есть буква «эн» (n), а в слове акцептор — буква «пэ» (р).

Н. — Спасибо, это несколько облегчит задачу.

Переход,

представляющий собой барьер

Л. — Раз ты уже знаешь нравы кристаллических обществ, спокойствие которых нарушается экстравагантными семьями доноров и акцепторов, рассмотрим теперь, что даст объединение полупроводника типа и с полупроводником типа р. Представь себе, что, взяв чистый кристалл германия, я одну половину его «отравил», введя атомы-доноры (например, атомы мышьяка), а в другую половину ввел атомы-акцепторы (индия, если хочешь). Зона разграничения между разными типами полупроводников носит название р-n перехода. Его толщина порядка 0,3 мкм, но такая ничтожная протяженность зоны р-n перехода не мешает ей играть колоссальную роль.

Н. — Я не вижу в этом переходе ничего особенного. В каждой половине нашего кристалла электроны будут продолжать свои короткие прогулки, совершенно не ведая, что происходит в его второй половине.

Л. — Ошибаешься, друг мой. Обычный тепловой ток в этом случае будет сопровождаться другим явлением. Отрицательно ионизированные примесные атомы области р оттолкнут от перехода свободные электроны в области n.

Н. — Правда, а я и не думал об этом взаимном отталкивании одноименных зарядов… Но в этом случае положительно ионизированные атомы области и должны оттолкнуться от перехода дырки в области р.

Л. — Правильно, эти дырки (которые можно рассматривать как элементарные положительные заряды) отталкиваются. В действительности же положительные ионы области и притягивают электроны области р к переходу, в результате чего имеющиеся там дырки заполняются. Вырванные таким образом электроны оставляют дырки на удаленных от перехода атомах. Но все происходит так, как если бы дырки области р ушли от р-n перехода (рис. 14).

Рис. 14. Переход р-n. Дырки области р отталкиваются от перехода, оставляя возле него отрицательные ионы акцепторной примеси. Точно так же свободные электроны области n отталкиваются от перехода, оставляя возле него положительные ионы донорной примеси. Запомните хорошенько принятые здесь четыре условных обозначения, так как они используются на следующих рисунках.

Н. — Значит, в прилегающем к переходу пространстве области р все атомы-акцепторы будут заполнены, т. е. ионизированы отрицательно. Точно так же в области n все атомы-доноры вблизи перехода потеряют по электрону, что сделает их положительными ионами. В то же время свободные носители электрических зарядов (электроны и дырки) в области р-n перехода отсутствуют, так

как заряды ионов примесей оттолкнули их к краям кристалла. Все это очень любопытно; наш переход превращается в своего рода барьер между двумя областями, из которых одна с отрицательным, а другая с положительным потенциалом.

Л. — Да, ты очень хорошо рассудил: Переход представляет собой настоящий потенциальный барьер.

В этом тончайшем слое полупроводника потенциал ионизированных атомов резко переходит от положительного значения (в области n — не забудь этого!) к отрицательному (в области р). Но в общей сложности кристалл остается нейтральным, так как в целом положительные и отрицательные заряды уравновешивают друг друга. Создав в полупроводнике области типа р и типа n, мы просто вызвали перемещение подвижных зарядов в оба конца каждой области, тогда как в отсутствие р-n перехода заряды распределяются равномерно по всему кристаллу.

Н. — Все это представляется мне совершенно ясным, но какая нам польза от этого перехода с его потенциальным барьером?

Л. — Ты сразу же ее обнаружишь, если приложишь к р-n переходу напряжение.

Электроны и дырки на прогулке

Н. — Я предполагаю, что мы получим ток, образуемый свободными электронами области n и дырками области р, причем одни движутся в одну, а другие — в обратную сторону.

Л. — Возможно, ты прав, но ты слишком спешишь. Сначала необходимо рассмотреть порознь, что происходит в нашем полупроводнике с р-n переходом при одной и другой полярности приложенного напряжения. Первоначально допустим, что положительный полюс источника напряжения соединен с областью р, а отрицательный полюс — с областью n (рис. 15).

Рис. 15. Прохождение тока через р-n переход. На рисунке обозначены только носители зарядов: электроны (помечены знаком минус) и дырки (помечены знаком плюс), а доноры области n и акцепторы области р для большей ясности опущены.

Н. — Хорошо. В области n свободные электроны полупроводника будут отталкиваться в сторону перехода электронами, поступающими из источника напряжения. Они пересекут переход и заполнят дырки, которые положительный потенциал источника подогнал к этому переходу.

Л. — Чтобы быть более точными, скажем, что положительный полюс источника будет притягивать к себе электрон каждый раз, когда другой электрон преодолеет переход, перепрыгнув из области n в область р. Электрон, притянутый источником, создает дырку, которая будет заполнена электроном, расположенным ближе к переходу, на месте электрона возникает дырка и т. д, дырка будет перемещаться в сторону перехода, пока она не будет заполнена там новым электроном, пришедшим из области n.

Поделиться:
Популярные книги

Антимаг

Гедеон Александр и Евгения
1. Антимаг
Фантастика:
фэнтези
6.95
рейтинг книги
Антимаг

Абсурдистан

Штейнгарт Гари
Проза:
современная проза
5.00
рейтинг книги
Абсурдистан

Газлайтер. Том 12

Володин Григорий Григорьевич
12. История Телепата
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
5.00
рейтинг книги
Газлайтер. Том 12

Сапер. Том IV

Вязовский Алексей
4. Сапер
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Сапер. Том IV

Викинг

Мазин Александр Владимирович
1. Викинг
Приключения:
исторические приключения
8.92
рейтинг книги
Викинг

#Бояръ-Аниме. Газлайтер. Том 13

Володин Григорий Григорьевич
13. История Телепата
Фантастика:
боевая фантастика
аниме
попаданцы
фэнтези
5.00
рейтинг книги
#Бояръ-Аниме. Газлайтер. Том 13

Кодекс Охотника. Книга III

Винокуров Юрий
3. Кодекс Охотника
Фантастика:
фэнтези
попаданцы
аниме
7.00
рейтинг книги
Кодекс Охотника. Книга III

Локки 10. Потомок бога

Решетов Евгений Валерьевич
10. Локки
Фантастика:
фэнтези
юмористическое фэнтези
героическая фантастика
боевая фантастика
5.00
рейтинг книги
Локки 10. Потомок бога

Я - злодейка в дораме. Сезон второй

Вострова Екатерина
2. Выжить в дораме
Фантастика:
уся
фэнтези
сянься
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Я - злодейка в дораме. Сезон второй

На гребне обстоятельств

Шелег Дмитрий Витальевич
7. Живой лед
Фантастика:
фэнтези
5.25
рейтинг книги
На гребне обстоятельств

На границе империй. Том 10. Часть 1

INDIGO
Вселенная EVE Online
Фантастика:
космическая фантастика
попаданцы
5.00
рейтинг книги
На границе империй. Том 10. Часть 1

Кодекс Охотника. Книга XXVI

Винокуров Юрий
26. Кодекс Охотника
Фантастика:
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Кодекс Охотника. Книга XXVI

Афганский рубеж 2

Дорин Михаил
2. Рубеж
Фантастика:
попаданцы
альтернативная история
5.00
рейтинг книги
Афганский рубеж 2

Я уже царь. Книга XXIX

Дрейк Сириус
29. Дорогой барон!
Фантастика:
юмористическое фэнтези
аниме
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Я уже царь. Книга XXIX