ELEKTRONIČKI ELEMENTI Repetitorij s ... - Student Info

81.3 P-N spojPrijelaz iz P-tipa u N-tip može biti skokovit ili postepeni. Pod metalurškom ili P-N graničnomravninom podrazumijeva se ona ravnina u kojoj su koncentracije donora i akceptora međusobnojednake, a to je u oba slučaja ravnina x = 0. Osnovno svojstvo P-N spoja je njegovo ispravljačkodjelovanje i zbog toga efekta imamo usko područje konačne širine koje se proteže na obje stranemetalurške granice. To prijelazno područje se naziva sloj prostornog naboja, P-N barijera iliprijelazni sloj. Pod P-N spojem se podrazumijeva cjelina poluvodiča P i N-tipa, i on je u tom smislupraktički ekvivalentan P-N diodi.N D-N AN D-N APNPN0x0 xSlika 1.9 Postupci legiranja i izvlačenjaIspravljačkim svojstvom raspolažu i kontakti mnogih metala s poluvodičima. Ako je spoj ostvaren dužneke relativno veće plohe, kao i u slučaju P-N spoja, onda se takvi ispravljači nazivaju slojni ili spojniispravljači; to su uz P-N diode, npr. selenski ispravljači. Moguće je također ispravljačko djelovanjepostići kontaktom tankih metalnih šiljaka i poluvodiča. Tada se govori o točkastim diodama, odnosnoispravljačima. Medu njima su najvažniji silicijevi i germanijevi ispravljački elementi.Budući da kod P-N spoja monokristalna struktura ostaje sačuvana, teoretska analiza takvog spoja sedade razmjerno jednostavno provesti. Važnu ulogu kod spojeva metal-poluvodič imaju i svojstvapovršine poluvodiča duž koje se ostvaruje spoj. Ovdje će se najveća pažnja posvetiti P-N spoju, jer je ontehnički najvažniji.Svojstva P-N spoja mogu se najlakše objasniti ukoliko se zamisli da su oba poluvodiča najprije bilarazmaknuta, a zatim dovedena u kontakt uz sačuvanje monokristalne strukture. Za P-tip i za N-tipuzet će se da su homogeni, a prijelaz iz jednog tipa u drugi skokovit. Koncentracije akceptorskihnečistoća prikazanih kao negativnih iona i donorskih nečistoća prikazanih kao pozitivnih ionaredovito nisu iste. One se obično razlikuju za nekoliko redova veličina. Treba napomenuti da se takavtip prijelaza stvarno i praktički realizira jednim tehnološkim postupkom nazvanim legiranje.Rezultati do kojih će se doći analizom skokovitog prijelaza vrijede u biti i za ostale tipove prijelaza.Kada na P-N spoj nije priključen napon, kada se on nalazi na konstantnoj temperaturi i nijeizložen djelovanju dodatne radijacije, tada kroz spoj ne može teći struja, pa se on nalazi uravnoteži. Ravnotežne koncentracije nositelja na P-strani su p 0P i n 0P , a na N-strani n 0N i p 0N . Lako jezaključiti da stanje ostvareno neposredno nakon uspostavljanja kontakta i prikazano na slici 1.10 lijevone može predstavljati ravnotežne stanje. Postoji velika razlika u koncentracijama istog tipa nositeljana lijevoj i desnoj strani od granične ravnine, pa je u času zamišljenog uspostavljanja kontaktagradijent koncentracije beskonačno velik. Posljedica toga je difuzijsko gibanje nositelja s mjesta višekoncentracije prema mjestu niže koncentracije, i to elektrona na P-stranu i šupljina na N-stranu. N-strana gubi elektrone s jedne strane i dobiva šupljine s druge strane, pa postaje pozitivnija, a P-