Dispozitive și Circuite Electronice - Partea 1

Jonctiunea p-n la echilibru termic.

În practica se utilizeaza numeroase dispozitive electronice obtinute prin alaturarea de regiuni semiconductoare de polaritate complementara. Regiunea de tip p poate fi considerata simplist ca fiind formata din ioni acceptori(-) , ficsi în reteaua cristalina si golurile drept purtatori majoritari. Regiunea de tip n poate fi considerata ca fiind formata din ioni donori(+), ficsi în reteaua cristalina si e- drept purtatori majoritari. Daca consideram doua asemenea regiuni semiconductoare unite printr-o structura cristalina continua, suprafata de separatie dintre cele doua regiuni poarta numele de jonctiune p-n.

În regiunea p golurile în concentratie:

....

sunt purtatorii majoritari, iar e- în concentratie:

....

constitue purtatorii minoritari.

În regiunea n e- în concentratie:

....

sunt purtatorii majoritari, iar golurile în concentratie:

....

constitue purtatorii minoritari.

Datorita concentratiei diferite în cele doua regiuni golurile majoritare în regiunea p si minoritari în regiunea n, respectiv e- majoritari în n si minoritari în p se tinde spre o stare de echilibru si ca urmare purtatorii majoritari dintr-o regiune vor difuza spre cealalta regiune partial, unde ei constitue purtatorii minoritari. Ca urmare în vecinatatea suprafetei de separatie dintre cele doua semiconductoare apare o regiune de trecere, de lungime l, de ordinul mm, unde în spatiul situat în regiunea p pleaca goluri si sosesc e-, iar în spatiul regiunii n pleaca e- si sosesc goluri. Ca urmare, în regiunea p apare o sarcina spatiala pozitiva. Aparitia acestei distributii pentru sarcina spatiala stabileste un câmp electric intern, orientat de la regiunea n spre regiunea p. Odata stabilit acest câmp are loc un transport de goluri din regiunea n spre regiunea p si de e- din regiunea p spre regiunea n. Sensurile acestor deplasari fiind opuse fluxurilor de difuzie stabilite în faza initiala. Din acest moment putem spune ca o stare de echilibru a fost atinsa, iar la capetele regiunilor respective se stabileste o bariera de potential de valoare V0.

Jonctiunea p-n în regim stationar.

Un semiconductor eterogen, prevazut cu doua contacte ohmice astfel încât sa poata fi intercalat într-un circuit electric.

Presupunem ca dispozitivul astfel obtinut îl conectam în circuit astfel încât regiunea p este legata la borna (-) a sursei de tensiune electromotoare ce furnizeaza VA iar regiunea n la borna (+) a aceleiasi surse. Spunem în acest caz ca jonctiune p-n este polarizata invers. Lungimea zonei de trecere:

La polarizarea inversa a jonctiunii latimea jonctiunii de trecere este majorata. În acest caz se constata aparitia unor curenti datorati purtatorilor majoritari si minoritari:

InM – curent datorat purtatorilor majoritari de sarcina

Inm – curent datorat purtatorilor minoritari de sarcina

În acest caz se constata ca practic curentii datorati purtatorilor minoritari sunt mai mari decât cei datorati purtatorilor majoritari. Cum concentratia purtatorilor minoritari este mica în comparatie cu concentratia purtatorilor majoritari, rezulta ca curentul stabilit prin circuit este mic. La o valoare suficient de mare a tensiunii electromotoare, curentii datorati purtatorilor majoritari tind spre 0 iar cei datorati purtatorilor minoritari tind spre valoarea de saturatie: Is=Ipm+Inm.