Область истощения PN-соединения

Так что мне потребовалось немного времени, чтобы понять это, но я хочу убедиться, что у меня есть несколько правильных вещей.

Прежде всего, когда кристаллическая структура с одной стороной, легированной N, и одной стороной, легированной P, находится в одной кристаллической решетке, электроны с N-стороны будут перепрыгивать на P-сторону в месте соединения, где они встречаются. .

Когда они прыгают, это создает положительный заряд на N-стороне (поскольку электроны уходят) и отрицательный заряд на P-стороне (поскольку электроны добавляются). И эти две стороны раньше были «нейтральными».

Мои несколько вопросов касаются этого. (Давайте представим, что напряжение не подается)

  1. Область истощения имеет смысл, но «равновесие» с областью истощения: это потому, что отрицательный заряд на P-стороне рядом с соединением препятствует приходу новых электронов? Если да... то почему другие "дыры" не перемещаются в отрицательно созданную область на P-стороне... например, я думаю, почему отрицательно созданная область не прыгает повсюду на P- сторону, или, если уж на то пошло, почему дополнительные электроны просто не перескакивают на положительную сторону, созданную на N-легированной части рядом с переходом.

введите описание изображения здесь

Например, посмотрите на сторону + в «области пространственного заряда»… почему электроны не прыгают из нейтральной области, легированной азотом? Похоже, что свободные электроны должны притягиваться к + стороне области пространственного заряда. Или это просто потому, что электрическое поле с отрицательной стороны вблизи P-допированной области вблизи перехода отталкивает их?

  1. Поскольку концепция «дырок» просто сбивает меня с толку, и мне нравится просто думать об этом как о движении электронов (что это, в любом случае, верно?)… что именно происходит, когда обедненная область расширяется из-за обратного смещения? ? Я понимаю прямое смещение.... Электроны "ЗАСТАВЛЯЮТСЯ" над противодействующим электрическим полем, созданным областью истощения. Но когда это обратное смещение, что происходит «на самом деле»? Очевидно, что «дырки» не вытягиваются, поскольку это не имеет смысла (или на самом деле электроны «выталкиваются» на другую сторону клеммой +). Является ли обедненная область «в основном» расширяющейся в одну сторону, например в сторону P-легированной стороны. Поскольку электроны вытягиваются со стороны, легированной фосфором, это просто создаст больший зазор... но почему это не так? Электроны с другой стороны просто прыгают обратно в щель? Или это связано с тем, что отрицательно заряженная область все больше и больше заполняется в направлении стороны, легированной P, которая препятствует приходу новых электронов?

Извините за длинные вопросы, просто движение "Дыр" меня действительно убивает, так как то, как я себе это представляю, это просто поток электронов, и это имеет для меня наибольший смысл!

Одна вещь, которая помогает мне «понимать» движение лунок, это то, что я визуализирую игру в китайские шашки. Шарик — это электрон, а дырки на доске — дырки. Когда шарик перемещается к новой дыре, он оставляет дыру позади. Таким образом, когда электрон «прыгает» к новой дырке (скажем, справа налево), он оставляет дыру позади себя, создавая впечатление, что дырка двигалась слева направо, но на самом деле двигался только электрон!
@Guill, почему дыры не могут перемещаться с p-стороны на n-сторону. Я не вижу этого на диаграмме энергетических диапазонов. Если у вас есть p-область слева и n-область справа, то электронам придется преодолевать потенциальный барьер, идущий от n к p (двигаться в гору). Но валентный зазор больше на p-стороне, чем на n-стороне. Так что мне кажется, что дырки будут уменьшать свою энергию, двигаясь «вниз по холму» в сторону n. Почему это понимание неверно? Конечно, электрическое поле есть, но просто глядя на кривую полос, я немного запутался.

Ответы (1)

Ваш первый вопрос: почему электроны не притягиваются положительно заряженной областью?

Любой свободный заряд будет двигаться в ответ на электрическое поле, созданное некоторым распределением заряда. Поэтому важно видеть электрическое поле в этом регионе.

Итак, первое, что вы должны сделать, это выяснить, где существуют электрические поля, а где их нет. Электрическое поле существует только в обедненной области, а не в «нейтральных» p- и n-областях.

Но потом вы спросите, почему? Ответ ясен, если знать закон Гаусса. В нем говорится, что дивергенция электрического поля пропорциональна чистой плотности заряда. В нейтральных областях нет чистых (нескомпенсированных) зарядов (Является ли p-тип нейтральным или заряженным? Он нейтрален. Из-за каждой дырки есть акцепторный ион, который отрицательно заряжен). С другой стороны, в области обеднения имеются некомпенсированные положительные и отрицательные заряды, что создает электрическое поле.

На ваш второй вопрос снова обратитесь к электрическому полю: когда вы прикладываете напряжение, которое увеличивает встроенное поле, тогда у вас должно быть большее количество нескомпенсированных зарядов, чтобы поддерживать это поле. Вот почему он расширяется при обратном смещении и утончается при прямом смещении.

В действительности, видите ли, при равновесии движение электрона и дырки НЕ прекращается. Есть еще некоторое количество электронов, которые диффундируют на p-сторону, но такое же количество приходит на n-сторону из-за дрейфа — электроны «около» обедненной области на p-стороне сметаются электрическим полем к н-сторона. Аналогичные вещи справедливы и для дырок.

Попробуйте прочитать «Основы полупроводников» Р. Ф. Пьерре. Это очень хорошая книга для начинающих.

В вашей последней части вы говорите, что движение не прекращается... вы правильно говорите о движении вперед и назад? Вы говорите, что рядом с точками области обеднения электроны все еще движутся туда и обратно из-за электрического поля ... но не так, как поперек и внутрь областей (потому что если это так ... почему мы должны называть это область истощения?)
Хорошо, позвольте мне просто объяснить последний пункт немного подробнее. Транспорт электронов и дырок происходит благодаря двум механизмам: один из них ДИФФУЗИОННЫЙ, который возникает из-за разницы в концентрации в пространстве. Другой - ДРЕЙФ-движение электрона/дырки под действием электрического поля.
(Продолжение) Электроны из-за диффузии перемещаются через область истощения (на данный момент dep) в область p-reg. Электроны на p-стороне вблизи края dep reg из-за дрейфа перемещаются через dep область в n-reg. Они не колеблются взад и вперед в области dep. Они просто сокращаются численно. (Что означает «рядом», станет ясно при дальнейшем изучении — просто примите как должное сейчас, что это происходит. Иначе вы запутаетесь.)
Область истощения PN-соединения
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v