Радиотехника - Давыдов С.Л.
Скачать (прямая ссылка):
Германий встречается в природе в виде минералов, но руды германия не разрабатываются, и поэтому его добывают путем выделения из других веществ, содержащих окислы германия. Кристаллический германий при обычных температурах не окисляется даже во влажном атмосферном воздухе. Кислородом воздуха он окисляется при температуре около 600° С. Плавится германий при температуре 958° С. Германий хрупок и не допускает никаких видов обработки давлением ни в холодном, ни в горячем состоянии.
Кремний — самый распространенный в природе элемент. Он встречается в виде кремнезема (кварца). Кристаллический кремний плавится при температуре 1415° С; при нормальной температуре он слабо взаимодействует с другими элементами, при повышенной — соединяется с кислородом, хлором и другими элементами.
317
Для изготовления полупроводниковых приборов применяются не чистые германий и кремний, а с примесями других веществ. В качестве примесей используются мышьяк, сурьма, индий и галлий. Введение в полупроводниковое вещество той или иной примеси сопровождается увеличением его электропроводности. Так, например, при введении- в германий мышьяка или сурьмы электропроводность его увеличивается главным образом за счет появления дополнительных электронов. Проводимость германия в этом случае называется электронной или «-проводимостью. При добавлении же к германию индия или галлия образуются носители тока с положительным электрическим зарядом, и проводимость германия в этом случае называется р-проводимостью (иногда — дырочной проводимостью) .
Следует отметить, что в полупроводниках «-типа проводимость обусловливается главным образом электронами, а в полупроводниках р-типа— положительными зарядами. Однако и в тех и других полупроводниках есть носители электрических зарядов и противоположных анаков, но концентрация их по сравнению с концентрацией основных носителей тока невелика.
СВОЙСТВА ПЕРЕХОДНОГО СЛОЯ
Действие полупроводниковых приборов, применяемых в радиотехнике, основывается на использовании свойств переходного слоя, образующегося на границе двух полупроводников, обладающих проводимостью разного типа. Свойства переходного слоя рассмотрим на примере пластинки, вырезанной из кристалла германия, в которой правый объем обладает «-проводимостью, а левый — р-проводимостью (рис. 11.1). Это означает, что в правом объеме содержится избыток электронов, а в левом — избыток положительных зарядов. Заряды, находящиеся в избытке в одном объеме пластинки, стремятся проникнуть и проникают в объем, где их недостает. Поэтому положительные заряды проникают в о0ъем с «-проводимостью, а электроны — в объем с р-проводимостью. Вследствие этого они накапливаются у границы раздела двух областей, как показано на рис. 11 Л.В результате на границе раздела возникает электрическое поле. Направление силовых линий этого поля таково, что оно препятствует проникновению избыточных носителей заряда из одного объема в другой. При некотором накоплении носителей электрических зарядов у границы раздела поле становится настолько сильным, что переход избыточных зарядов через границу раздела прекращается. Образуется так называемый р — «-переход, «ли запорный слой.
В области запорного слоя концентрация основных носителей тока оказывается уменьшенной, так как часть их нейтрализуется зарядами противоположного знака, перешедшими гра-
318
ницу раздела. А поэтому проводимость запорного слоя становится меньше проводимости остального объема пластинки. Кроме того, наличие электрического поля в переходном слое препятствует протеканию положительных зарядов из области с р-проводимостью (где их избыток) в область с «-проводимо-стью (где их недостаток) и электронов из области с «-проводи-мостью (где их избыток) в область с р-проводимостью (где их недостаток). Наоборот, электрическое поле переходного слоя способствовало бы переходу положительных зарядов из области с «-проводимостью в область с р-проводимо-стью, но, как уже известно, в области с «-проводимостью положительных зарядов содержится мало; точно так же^ хотя электрическое поле слоя и способствует переходу электронов из области с р-проводимостью в область с «-проводимостью, но в области с р-проводимо-стью электронов содержится очень мало! Таким образом, электрическое поле переходного слоя препятствует протеканию зарядов из тех областей, в которых они в избытке, в области, где испытывается их недостаток, т. е. электрическое поле переходного слоя препятствует протеканию через него основных носителей.
Рассмотрим теперь, что будет происходить в р— «-переходе при подключении к полупроводнику источника постоянного тока. Включим источник сначала так, чтобы положительный полюс был соединен с «-областью, а отрицательный — с р-областью (рис. 11.2,а). В этом случае электрическое напряжение батареи «оттянет» в батарею электроны из «-области и положительные заряды из р-области, концентрация основных носителей заряда в пластинке уменьшится, проводимость ее станет меньше. Кроме того, напряжение батареи усилит электрическое поле р — «-перехода. Вследствие этого через пластинку будет протекать лишь очень небольшой ток, созданный не основными носителями зарядов, концентрация которых в германии велика, а зарядами противоположного знака, концентрация которых мала. Ток, созданный этими зарядами, протекает в пластинке германия из области с «-проводимостью в область с р-проводимостью. Такой ток называется обратным в отличие от тока прямого направления,
