Консультация № 197265
28.11.2019, 18:22
0.00 руб.
0 1 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос (желательно подробнее):
Почему при отсутствии внешних источников питания в p-n переходе появляется дрейфовый ток?

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
02.12.2019, 17:05
общий
это ответ
Здравствуйте, Евгений!
На поисковом сайте я запросил "дрейфовый ток в p-n переходе отсутствии внешних источников"
Почитайте сначала, что такое p-n-переход на странице ru.wikipedia.org/wiki/P-n-переход в абзаце "Области пространственного заряда" : В полупроводнике p-типа, который получается посредством акцепторной примеси, концентрация дырок намного превышает концентрацию электронов. В полупроводнике n-типа, который получается посредством донорной примеси, концентрация электронов намного превышает концентрацию дырок.

Если между двумя такими полупроводниками установить контакт, то возникнет диффузионный ток - основные носители заряда (электроны и дырки) хаотично перетекают из той области, где их больше, в ту область, где их меньше, и рекомбинируют друг с другом. Как следствие, вблизи границы между областями практически не будет свободных (подвижных) основных носителей заряда, но останутся ионы примесей с некомпенсированными зарядами. Область в полупроводнике p-типа, которая примыкает к границе, получает при этом отрицательный заряд, приносимый электронами, а пограничная область в полупроводнике n-типа получает положительный заряд, приносимый дырками (точнее, теряет уносимый электронами отрицательный заряд).

Таким образом, на границе полупроводников образуются два слоя с пространственными зарядами противоположного знака, порождающие в переходе электрическое поле. Это поле вызывает дрейфовый ток в направлении, противоположном диффузионному току. В конце концов, между диффузионным и дрейфовым токами устанавливается динамическое равновесие, и изменение пространственных зарядов прекращается. Обеднённые области с неподвижными пространственными зарядами и называют p-n-переходом.


Теперь мы готовы читать про дрейф-особенности на Ссылка2
"2.2 Прямое и обратное включение р-n-перехода. Если источник напряжения подключить знаком плюс к области р-типа, а знаком минус к области n-типа, то получим включение, которое называют прямым. Противоположное включение называют обратным. При прямом включении электрическое поле источника напряжения напряженностью Eи направлено навстречу контактному полю напряженностью E, поэтому напряженность результирующего электрического поля
E1 = E - Eи
Уменьшение напряженности электрического поля в р-n-переходе вызовет снижение высоты потенциального барьера на значение прямого напряжения источника.

Уменьшение высоты потенциального барьера приводит к тому, что увеличивается число основных носителей заряда через р-n-переход, т.е. усиливается диффузионный ток. Изменение диффузионного тока с изменением напряжения происходит по экспоненциальному закону…

На дрейфовый ток изменение высоты потенциального барьера не влияет, так как этот ток определяется только количеством неосновных носителей заряда, переносимых через р-n-переход в единицу времени в результате их хаотического теплового движения.
"

От себя добавлю : высота потенциального барьера зависит от напряжения, приложенного извне. То есть , напряжение внешнего источника в прямом направлении увеличивает диффузионный ток, а в обратном - уменьшает (p-n-переход запирается расширенной обеднённой зоной).
Дрейфовый ток зависит от температуры (горячее - ток больше), материала полупроводника (у германия больше, чем у кремния), площади pn-перехода (у мощних площадь и ток больше, чем у маломощных), но НЕ зависит от напряжения внешнего источника питания.

см также Процессы в электронно-дырочном переходе Ссылка3 ,
Электронно-дырочный переход Ссылка3 , Электрические переходы Ссылка5
5
Спасибо, буду разбираться!
Форма ответа