Энергетические диаграммы неравновесного р-п перехода

Энергетические диаграммы р-п перехода при прямом и обратном включениях показаны на рис. П. 3.1. Как мы видели (см. параграф П. 2.2), в состоянии равновесия небольшая доля электронов из «-области и дырок из p-области имеет достаточную кинетическую энергию для преодоления потенциального барьера. Эти носители создают токи инжекции электронов из п- в p-область и дырок — в обратном направлении. Токи инжекции уравновешиваются токами экстракции неосновных носителей (электронов изр-области и дырок из /7-области), которые случайно приближаются к барьеру и подхватываются его электрическим полем.

Рис. 113.1. Энергетические диаграммы р-п перехода при прямом (а) и обратном (б) включениях При прямом смещении (рис. П. 3.1, а) вследствие уменьшения высоты барьера токи инжекции увеличиваются, а токи экстракции остаются неизменными. В результате из рв //-область течет ток, величина которого тем больше, чем ниже барьер, т. е. чем больше прямое смещение. Высота барьера составляет e (y_BF-V).

Электроны и дырки, инжектированные в р- и «-области, соответственно, нарушают равновесное распределение носителей вблизи перехода. В окрестности перехода квазиуровень Ферми для электронов лежит выше, чем квазиуровень Ферми для дырок (F_n > F_p). Вдали от перехода квазиуровни Ферми совпадают, так как инжектированные носители рекомбинируют, не успевая достигнуть этой области. При V —» (р_ВЕ р-п переход заливается электронно-дырочной плазмой, его сопротивление падает и приложенное напряжение распределяется по всему образцу в соответствии с его проводимостью.

При обратном смещении (рис. 11.3.1,6) вследствие увеличения высоты барьера токи инжекции практически прекращаются, а токи экстракции остаются неизменными. В результате через переход течет малый обратный ток, созданный неосновными носителями, случайно приблизившимися к р-п переходу. Этот ток не зависит от обратного напряжения, если оно достаточно велико. В окрестности р-п перехода квазиуровень Ферми для электронов расположен ниже, чем для дырок (F_n < F_p).