इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण का गठन और गुण। पीएन संक्रमण संचालन सिद्धांत। प्रमुख और अल्पसंख्यक प्रभार वाहक। पी-एन जंक्शन की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता

पी-एन-संक्रमण(एन - नकारात्मक - नकारात्मक, इलेक्ट्रॉनिक, पी - सकारात्मक - सकारात्मक, छेद), या इलेक्ट्रॉन-छेद जंक्शन - एक प्रकार का होमोजंक्शन, क्षेत्र पी-एन जंक्शनएअर्धचालक का वह क्षेत्र कहलाता है जिसमें इलेक्ट्रॉनिक से चालकता के प्रकार में स्थानिक परिवर्तन होता है एनछेद के लिए पी.

एक इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण विभिन्न तरीकों से बनाया जा सकता है:

1. उसी अर्धचालक सामग्री की मात्रा में, एक भाग में दाता अशुद्धता के साथ डोप किया गया ( एन-क्षेत्र), और दूसरे में - स्वीकर्ता ( पी-क्षेत्र);
2. दो अलग-अलग अर्धचालकों के इंटरफ़ेस पर अलग - अलग प्रकारचालकता.

अगर पी-एन- संक्रमण अशुद्धियों को एकल-क्रिस्टल अर्धचालक में संलयन द्वारा प्राप्त किया जाता है, फिर से संक्रमण एन- को आर-क्षेत्र अचानक घटित होता है (तीव्र संक्रमण)। यदि अशुद्धियों के प्रसार का उपयोग किया जाता है, तो एक सहज संक्रमण बनता है।

ऊर्जा आरेख पी-एन-संक्रमण। ए) संतुलन स्थिति बी) आगे वोल्टेज लागू होने के साथ सी) रिवर्स वोल्टेज लागू होने के साथ

जब दो क्षेत्र संपर्क में आते हैं एन- और पी- प्रकार, आवेश वाहकों की सांद्रता प्रवणता के कारण, उत्तरार्द्ध का प्रसार विपरीत प्रकार की विद्युत चालकता वाले क्षेत्रों में होता है। में पी- संपर्क के निकट के क्षेत्र में छिद्रों के फैलने के बाद, असंतुलित आयनित स्वीकर्ता (नकारात्मक स्थिर आवेश) बने रहते हैं, और एन-क्षेत्र - अप्रतिपूरित आयनीकृत दाता (सकारात्मक स्थिर शुल्क)। बनाया अंतरिक्ष प्रभार क्षेत्र(एससीआर), जिसमें दो विपरीत आवेशित परतें शामिल हैं। आयनित अशुद्धियों के असम्बद्ध विपरीत आवेशों के बीच, एक विद्युत क्षेत्र प्रकट होता है, जो कि निर्देशित होता है एन-क्षेत्रों को पी-क्षेत्र और प्रसार विद्युत क्षेत्र कहा जाता है। यह क्षेत्र संपर्क के माध्यम से बहुसंख्यक वाहकों के आगे प्रसार को रोकता है - एक संतुलन राज्य स्थापित होता है (इस मामले में, प्रसार के कारण बहुसंख्यक वाहकों का एक छोटा प्रवाह होता है, और संपर्क क्षेत्र के प्रभाव में अल्पसंख्यक वाहकों का एक प्रवाह होता है, ये धाराएँ एक दूसरे की क्षतिपूर्ति करती हैं)। बीच में एन- और पी-क्षेत्रों में एक संभावित अंतर होता है जिसे संपर्क संभावित अंतर कहा जाता है। क्षमता के संबंध में एन-क्षेत्र क्षमता सकारात्मक है पी-क्षेत्र आमतौर पर संपर्क संभावित अंतर होता है इस मामले मेंवोल्ट का दसवां हिस्सा है.

एक बाहरी विद्युत क्षेत्र अवरोध की ऊंचाई को बदल देता है और अवरोध के माध्यम से वर्तमान वाहक प्रवाह के संतुलन को बाधित करता है। यदि एक सकारात्मक क्षमता लागू की जाती है पी-क्षेत्र, फिर संभावित अवरोध कम हो जाता है (प्रत्यक्ष विस्थापन), और एससीआर संकीर्ण हो जाता है। इस मामले में, लागू वोल्टेज बढ़ने के साथ, बाधा पर काबू पाने में सक्षम बहुसंख्यक वाहकों की संख्या तेजी से बढ़ जाती है। एक बार जब ये वाहक पी पार कर गए - एन-संक्रमण, वे गैर-आवश्यक हो जाते हैं। इसलिए, जंक्शन के दोनों किनारों पर अल्पसंख्यक वाहकों की सांद्रता बढ़ जाती है (अल्पसंख्यक वाहकों का इंजेक्शन)। साथ ही में पी- और एन-संपर्कों के माध्यम से क्षेत्र मुख्य वाहकों की समान मात्रा में प्रवेश करते हैं, जिससे इंजेक्शन वाहकों के शुल्कों का मुआवजा मिलता है। परिणामस्वरूप, पुनर्संयोजन दर बढ़ जाती है और जंक्शन के माध्यम से एक गैर-शून्य धारा प्रकट होती है, जो बढ़ते वोल्टेज के साथ तेजी से बढ़ती है।

नकारात्मक क्षमता का अनुप्रयोग पी-क्षेत्र (रिवर्स बायस) से संभावित अवरोध में वृद्धि होती है। जंक्शन के माध्यम से बहुसंख्यक वाहकों का प्रसार नगण्य हो जाता है। साथ ही, अल्पसंख्यक वाहकों का प्रवाह नहीं बदलता (उनके लिए कोई बाधा नहीं है)। अल्प आवेश वाहक विद्युत क्षेत्र द्वारा आकर्षित होते हैं पी-एन-जंक्शन और इसके माध्यम से पड़ोसी क्षेत्र (अल्पसंख्यक वाहकों का निष्कर्षण) से गुजरें। अल्पसंख्यक वाहक फ्लक्स इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े की थर्मल पीढ़ी की दर से निर्धारित होते हैं। ये जोड़े अवरोध तक फैल जाते हैं और उसके क्षेत्र द्वारा अलग हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पी-एन-जंक्शन धारा प्रवाहित होती है है(संतृप्ति धारा), जो आमतौर पर छोटी होती है और वोल्टेज से लगभग स्वतंत्र होती है। इस प्रकार, पी-एन जंक्शन की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता में एक स्पष्ट गैर-रैखिकता है। साइन बदलते समय यूजंक्शन के माध्यम से धारा का मान 10 5 - 10 6 बार बदल सकता है। जिसके चलते पी-एन- जंक्शन का उपयोग प्रत्यावर्ती धारा (डायोड) को सुधारने के लिए किया जा सकता है।

वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएँ

के माध्यम से वर्तमान मूल्य की निर्भरता प्राप्त करना पी-एन-बाह्य पूर्वाग्रह वोल्टेज से संक्रमण वी, हमें इलेक्ट्रॉन और छिद्र धाराओं पर अलग से विचार करना चाहिए। निम्नलिखित में हम प्रतीक द्वारा निरूपित करेंगे जेकण प्रवाह घनत्व, और प्रतीक जे- विद्युत धारा घनत्व; तब जे ई = −ईजे ई , जे एच = ईजे एच.

वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएँ पी-एन-संक्रमण। है- संतृप्ति धारा, यू प्र- ब्रेकडाउन वोल्टेज।

पर वी= 0 जे ई और जे एच दोनों गायब हो जाते हैं। निस्संदेह, इसका मतलब यह नहीं है कि जंक्शन के माध्यम से व्यक्तिगत वाहकों की कोई गति नहीं होती है, बल्कि केवल यह है कि समान संख्या में इलेक्ट्रॉन (या छेद) दोनों दिशाओं में चलते हैं। पर वी≠ 0 संतुलन गड़बड़ा गया है। उदाहरण के लिए, एक क्षय परत के माध्यम से एक छेद धारा पर विचार करें। इसमें निम्नलिखित दो घटक शामिल हैं:

1. पीढ़ी वर्तमान एन-क्षेत्रों में पी-संक्रमण क्षेत्र. जैसा कि नाम से पता चलता है, यह करंट सीधे उत्पन्न होने वाले छिद्रों के कारण होता है एन-वैलेंस बैंड स्तरों से इलेक्ट्रॉनों के थर्मल उत्तेजना के दौरान कमी परत क्षेत्र। यद्यपि ऐसे छिद्रों (अल्पसंख्यक वाहक) की सघनता एन-क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों (बहुसंख्यक वाहक) की सांद्रता की तुलना में बेहद छोटे हैं महत्वपूर्ण भूमिकाजंक्शन के माध्यम से वर्तमान स्थानांतरण में। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि क्षय परत में प्रवेश करने वाला प्रत्येक छेद तुरंत स्थानांतरित हो जाता है पी- परत के अंदर मौजूद एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में क्षेत्र। परिणामस्वरूप, परिणामी पीढ़ी धारा का परिमाण ह्रास परत में संभावित परिवर्तन के मूल्य पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि परत में पाया गया कोई भी छेद से स्थानांतरित हो जाता है एन-क्षेत्रों में पी-क्षेत्र।
2. पुनर्संयोजन धारा, यानी छेद से करंट प्रवाहित हो रहा है पी-क्षेत्रों में एन-क्षेत्र। कमी परत में विद्युत क्षेत्र इस धारा का विरोध करता है, और केवल वे छेद जो संभावित बाधा को दूर करने के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा के साथ कमी परत सीमा तक पहुंचते हैं, पुनर्संयोजन धारा में योगदान करते हैं। ऐसे छिद्रों की संख्या e के समानुपाती होती है −eΔФ/kTऔर इसलिए

जेनरेशन करंट के विपरीत, पुनर्संयोजन करंट लागू वोल्टेज के परिमाण के प्रति बेहद संवेदनशील होता है वी. हम कब नोट करके इन दोनों धाराओं के परिमाण की तुलना कर सकते हैं वी= 0 संक्रमण के माध्यम से कोई कुल धारा नहीं है: जे एच आरईसी (वी = 0) = जे एच जीनयह इस प्रकार है कि जे एच रिक = जे एच जनरलइ ईवी/केटी. कुल छिद्र से धारा प्रवाहित हो रही है पी-क्षेत्रों में एन-क्षेत्र पुनर्संयोजन और पीढ़ी धाराओं के बीच अंतर का प्रतिनिधित्व करता है:

जे एच= J h rec − J h gen = J h gen(इ ईवी/केटी − 1).

इसी तरह का विचार इलेक्ट्रॉन धारा के घटकों पर लागू होता है, एकमात्र परिवर्तन यह है कि इलेक्ट्रॉनों की पीढ़ी और पुनर्संयोजन धाराएं संबंधित छिद्र धाराओं के विपरीत निर्देशित होती हैं। चूँकि इलेक्ट्रॉनों पर विपरीत आवेश होते हैं, इलेक्ट्रॉनों के उत्पादन और पुनर्संयोजन की विद्युत धाराएँ छिद्रों के उत्पादन और पुनर्संयोजन की विद्युत धाराओं के साथ दिशा में मेल खाती हैं। अतः कुल घनत्व विद्युत प्रवाहवहाँ है जे = ई(जे एच जेन + जे ई जेन)(इ ईवी/केटी − 1).

क्षमता पी-एन-संक्रमण और आवृत्ति विशेषताएँ

पी-एन-जंक्शन को एक फ्लैट कैपेसिटर माना जा सकता है, जिसकी प्लेटें क्षेत्र हैं एन- और पी-संक्रमण के बाहर प्रकार, और इन्सुलेटर अंतरिक्ष चार्ज क्षेत्र है, चार्ज वाहक की कमी और उच्च प्रतिरोध है। इस क्षमता को कहा जाता है रुकावट. यह बाहरी लागू वोल्टेज पर निर्भर करता है, क्योंकि बाहरी वोल्टेज अंतरिक्ष चार्ज को बदल देता है। दरअसल, रिवर्स बायस के दौरान संभावित अवरोध में वृद्धि का मतलब है कि बीच संभावित अंतर में वृद्धि एन- और पी-अर्धचालक के क्षेत्र, और, इसलिए, उनके वॉल्यूमेट्रिक चार्ज में वृद्धि। चूँकि अंतरिक्ष आवेश स्थिर होते हैं और दाता और स्वीकर्ता आयनों से जुड़े होते हैं, इसलिए अंतरिक्ष आवेश में वृद्धि केवल इसके क्षेत्र के विस्तार के कारण हो सकती है और, परिणामस्वरूप, जंक्शन की विद्युत क्षमता में कमी हो सकती है। जंक्शन क्षेत्र, डोपेंट एकाग्रता और रिवर्स वोल्टेज के आधार पर, बैरियर कैपेसिटेंस इकाइयों से सैकड़ों पिकोफैराड तक मान ले सकता है। बैरियर कैपेसिटेंस रिवर्स वोल्टेज पर दिखाई देता है; प्रत्यक्ष वोल्टेज के साथ इसे कम प्रतिरोध के साथ शंट किया जाता है पी-एन-संक्रमण। वैरिकैप्स बैरियर कैपेसिटेंस के कारण काम करते हैं।

अवरोध क्षमता के अतिरिक्त पी-एन- संक्रमण में तथाकथित है प्रसार क्षमता. प्रसार क्षमता आधार में गैर-संतुलन आवेश के संचय और पुनर्वसन की प्रक्रियाओं से जुड़ी है और आधार क्षेत्र में गैर-संतुलन आवेशों की गति की जड़ता को दर्शाती है। प्रसार क्षमता इस तथ्य के कारण है कि वोल्टेज में वृद्धि पी-एन-संक्रमण से बहुसंख्यक और अल्पसंख्यक वाहकों की एकाग्रता में वृद्धि होती है, यानी प्रभारी में बदलाव होता है। प्रसार धारिता का परिमाण प्रवाहित धारा के समानुपाती होता है पी-एन-संक्रमण। जब आगे का पूर्वाग्रह लागू किया जाता है, तो प्रसार क्षमता हजारों पिकोफैराड तक पहुंच सकती है।

बराबर सर्किट पी-एन-संक्रमण। सी बी- बाधा क्षमता, सी डी- प्रसार क्षमता, आर ए-विभेदक प्रतिरोध पी-एन-संक्रमण, आर- आधार का आयतन प्रतिरोध।

कुल क्षमता पी-एन-संक्रमण अवरोध और प्रसार धारिता के योग से निर्धारित होता है। बराबर सर्किट पी-एन-प्रत्यावर्ती धारा पर संक्रमण चित्र में दिखाया गया है। समतुल्य सर्किट में, अंतर प्रतिरोध के समानांतर पी-एन-संक्रमण आर और प्रसार समाई शामिल है सीडी और बाधा क्षमता साथबी; बेस वॉल्यूम प्रतिरोध उनके साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है आर. प्रत्यावर्ती वोल्टेज की बढ़ती आवृत्ति के साथ लागू किया गया पी-एन-संक्रमण, कैपेसिटिव गुण अधिक से अधिक स्पष्ट हो जाते हैं, आर एकैपेसिटेंस और कुल प्रतिरोध द्वारा शंट किया जाता है पी-एन-संक्रमण आधार के आयतन प्रतिरोध द्वारा निर्धारित किया जाता है। इस प्रकार, उच्च आवृत्तियों पर पी-एन- संक्रमण अपने रैखिक गुण खो देता है।

टूट - फूट पी-एन-संक्रमण

डायोड का टूटना- यह डायोड के माध्यम से रिवर्स करंट में तेज वृद्धि की घटना है जब रिवर्स वोल्टेज किसी दिए गए डायोड के लिए एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंच जाता है। निर्भर करना भौतिक घटनाएं, जो टूटने की ओर ले जाता है, हिमस्खलन, सुरंग, सतह और थर्मल ब्रेकडाउन के बीच अंतर करें।

• हिमस्खलन टूटना(प्रभाव आयनीकरण) सबसे महत्वपूर्ण ब्रेकडाउन तंत्र है पी-एन-संक्रमण। हिमस्खलन ब्रेकडाउन वोल्टेज अधिकांश डायोड के रिवर्स वोल्टेज की ऊपरी सीमा निर्धारित करता है। ब्रेकडाउन एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में चार्ज वाहक के हिमस्खलन के गठन से जुड़ा हुआ है, जिसमें वाहक अर्धचालक परमाणुओं के प्रभाव आयनीकरण के परिणामस्वरूप नए इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े के गठन के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं।

• सुरंग टूटनाइलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण, अर्धचालक के बैंड गैप के माध्यम से उनकी ऊर्जा को बदले बिना चार्ज वाहकों की क्वांटम मैकेनिकल टनलिंग के कारण होने वाले संक्रमण का विद्युतीय विखंडन है। इलेक्ट्रॉन टनलिंग संभव है बशर्ते कि इलेक्ट्रॉनों को दूर करने के लिए संभावित बाधा की चौड़ाई पर्याप्त रूप से छोटी हो। समान बैंड गैप (समान सामग्री के लिए) के लिए, संभावित अवरोध की चौड़ाई विद्युत क्षेत्र की ताकत, यानी ढलान द्वारा निर्धारित की जाती है उर्जा स्तरऔर जोन. नतीजतन, सुरंग बनाने की स्थितियां केवल एक निश्चित विद्युत क्षेत्र की ताकत पर या इलेक्ट्रॉन-छेद जंक्शन पर एक निश्चित वोल्टेज पर - ब्रेकडाउन वोल्टेज पर उत्पन्न होती हैं। इस महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र की ताकत का मान सिलिकॉन जंक्शनों के लिए लगभग 8∙10 5 V/cm और जर्मेनियम जंक्शनों के लिए 3∙10 5 V/cm है। चूँकि सुरंग बनाने की संभावना बहुत हद तक विद्युत क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करती है, सुरंग बनाने का प्रभाव बाह्य रूप से डायोड के टूटने के रूप में प्रकट होता है।

• सतह का टूटना (रिसाव धारा). असली पी-एन-जंक्शनों में ऐसे खंड होते हैं जो अर्धचालक की सतह तक विस्तारित होते हैं। संभावित संदूषण और पी- और एन-क्षेत्रों के बीच सतह आवेशों की उपस्थिति के कारण, प्रवाहकीय फिल्में और प्रवाहकीय चैनल बन सकते हैं, जिसके माध्यम से एक रिसाव धारा I प्रवाहित होती है। यह करंट रिवर्स वोल्टेज बढ़ने के साथ बढ़ता है और थर्मल करंट I 0 और जेनरेशन करंट I gen से अधिक हो सकता है। वर्तमान Iut कमजोर रूप से तापमान पर निर्भर करता है। आई यूटी को कम करने के लिए सुरक्षात्मक फिल्म कोटिंग्स का उपयोग किया जाता है।

• थर्मल ब्रेकडाउन- यह एक ब्रेकडाउन है, जिसका विकास जंक्शन के माध्यम से करंट के पारित होने के कारण सुधारक विद्युत जंक्शन में गर्मी की रिहाई के कारण होता है। जब रिवर्स वोल्टेज लागू किया जाता है, तो इसका लगभग पूरा हिस्सा गिर जाता है पी-एन- एक जंक्शन जिसके माध्यम से, यद्यपि एक छोटा, विपरीत प्रवाह होता है। जारी की गई शक्ति तापन का कारण बनती है पी-एन-अर्धचालक का जंक्शन और निकटवर्ती क्षेत्र। यदि अपर्याप्त ताप निष्कासन होता है, तो यह शक्ति करंट में और वृद्धि का कारण बनती है, जिससे ब्रेकडाउन हो जाता है। पिछले वाले के विपरीत, थर्मल ब्रेकडाउन अपरिवर्तनीय है।

आवेदन

• जेनर डायोड (जेनर डायोड)
• एल ई डी (हेनरी राउंड डायोड)

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

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पी-एन (पे-एन) जंक्शन दो पी- और एन-प्रकार अर्धचालकों के जंक्शन पर अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है, जिसमें एक प्रकार की चालकता से दूसरे प्रकार की चालकता में संक्रमण होता है, ऐसे संक्रमण को इलेक्ट्रॉन-छेद संक्रमण भी कहा जाता है।

अर्धचालक दो प्रकार के होते हैं: p और n प्रकार। n प्रकार में, मुख्य आवेश वाहक होते हैं इलेक्ट्रॉनों , और पी-प्रकार में मुख्य सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं छेद. किसी परमाणु से इलेक्ट्रॉन निकालने पर एक धनात्मक छिद्र प्रकट होता है और उसके स्थान पर एक धनात्मक छिद्र बन जाता है।

यह समझने के लिए कि पी-एन जंक्शन कैसे काम करता है, आपको इसके घटकों, यानी पी-प्रकार और एन-प्रकार अर्धचालक का अध्ययन करने की आवश्यकता है।

पी और एन प्रकार के अर्धचालक मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के आधार पर बनाए जाते हैं, जिनमें बहुत अधिक गुण होते हैं उच्च डिग्रीशुद्धता, इसलिए थोड़ी सी भी अशुद्धियाँ (0.001% से कम) इसके विद्युत गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल देती हैं।

एन-प्रकार के अर्धचालक में, मुख्य आवेश वाहक होते हैं इलेक्ट्रॉनों . इन्हें प्राप्त करने के लिए वे उपयोग करते हैं दाता अशुद्धियाँ, जिन्हें सिलिकॉन में पेश किया जाता है,- फास्फोरस, सुरमा, आर्सेनिक।

पी-प्रकार के अर्धचालक में, मुख्य आवेश वाहक धनात्मक रूप से आवेशित होते हैं छेद . इन्हें प्राप्त करने के लिए वे उपयोग करते हैं स्वीकर्ता अशुद्धियाँ — एल्यूमीनियम, बोरान

सेमीकंडक्टर एन - प्रकार (इलेक्ट्रॉनिक चालकता)

एक अशुद्ध फास्फोरस परमाणु आमतौर पर क्रिस्टल जाली के स्थानों पर मुख्य परमाणु को प्रतिस्थापित करता है। इस मामले में, फॉस्फोरस परमाणु के चार वैलेंस इलेक्ट्रॉन पड़ोसी चार सिलिकॉन परमाणुओं के चार वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के संपर्क में आते हैं, जिससे आठ इलेक्ट्रॉनों का एक स्थिर कोश बनता है। फॉस्फोरस परमाणु का पांचवां वैलेंस इलेक्ट्रॉन अपने परमाणु से कमजोर रूप से बंधा हुआ और प्रभाव में होता है बाहरी ताक़तें(जाली का थर्मल कंपन, बाहरी विद्युत क्षेत्र) आसानी से मुक्त हो जाता है, सृजन करता है बढ़ी हुई एकाग्रतामुक्त इलेक्ट्रॉन . क्रिस्टल इलेक्ट्रॉनिक या एन-प्रकार की चालकता प्राप्त करता है . इस मामले में, फॉस्फोरस परमाणु, एक इलेक्ट्रॉन से रहित, कठोरता से बंधा होता है क्रिस्टल लैटिससिलिकॉन में धनात्मक आवेश होता है, और इलेक्ट्रॉन एक गतिशील ऋणात्मक आवेश होता है। बाहरी ताकतों की अनुपस्थिति में, वे एक-दूसरे की भरपाई करते हैं, यानी सिलिकॉन में N- प्रकारमुक्त चालन इलेक्ट्रॉनों की संख्या निर्धारित की जाती हैप्रस्तुत दाता अशुद्धता परमाणुओं की संख्या।

सेमीकंडक्टर पी - प्रकार (छेद चालकता)

एक एल्यूमीनियम परमाणु, जिसमें केवल तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं, स्वतंत्र रूप से पड़ोसी सिलिकॉन परमाणुओं के साथ एक स्थिर आठ-इलेक्ट्रॉन शेल नहीं बना सकता है, क्योंकि इसके लिए उसे एक और इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है, जिसे वह पास में स्थित सिलिकॉन परमाणुओं में से एक से दूर ले जाता है। एक इलेक्ट्रॉन-रहित सिलिकॉन परमाणु में एक धनात्मक आवेश होता है और, चूँकि यह पड़ोसी सिलिकॉन परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ सकता है, इसे एक गतिशील धनात्मक आवेश माना जा सकता है जो क्रिस्टल जाली से जुड़ा नहीं होता है, जिसे छेद कहा जाता है। एक एल्यूमीनियम परमाणु जिसने एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ लिया है, एक नकारात्मक चार्ज केंद्र बन जाता है, जो क्रिस्टल जाली से मजबूती से बंधा होता है। ऐसे अर्धचालक की विद्युत चालकता छिद्रों की गति के कारण होती है, इसीलिए इसे पी-प्रकार छिद्र अर्धचालक कहा जाता है। छेद की सघनता प्रविष्ट स्वीकर्ता अशुद्धता परमाणुओं की संख्या से मेल खाती है।

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण ( पी–एन-जंक्शन) विभिन्न विद्युत चालकता वाले अर्धचालक के दो क्षेत्रों के बीच एक संक्रमण परत है, जिसमें एक प्रसार विद्युत क्षेत्र मौजूद होता है।

क्षेत्रों को एक समतल द्वारा अलग किया जाता है जहां प्रमुख अशुद्धियों का प्रकार बदलता है, जिसे धातुकर्म सीमा कहा जाता है। धातुकर्म सीमा के निकट, गतिशील आवेश वाहकों से रहित एक परत होती है, जहाँ गतिहीन आयनीकृत अशुद्धता परमाणु मौजूद होते हैं (चित्र 3.1)।

चावल। 3.1. इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण

ह्रास परत में स्थिर आयन सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवता के वॉल्यूमेट्रिक विद्युत आवेश बनाते हैं। यह शक्ति का एक प्रसार विद्युत क्षेत्र बनाता है इअंतर और संपर्क संभावित अंतर k. संपर्क मूल्य
संभावित अंतर स्वीकर्ता अशुद्धता की सांद्रता पर निर्भर करता है
एन ए, राऔर तापमान:

.

क्षीण परत की मोटाई अशुद्धियों की सांद्रता पर भी निर्भर करती है:

,

कहाँ ए- अर्धचालक सामग्री द्वारा निर्धारित गुणांक।

3.2. के माध्यम से वर्तमान पी–एन-संक्रमण

के माध्यम से पी-एन-संक्रमण धारा प्रवाह, प्रसार और बहाव घटकों के योग का प्रतिनिधित्व करता है। प्रसार धारा का निर्माण मुख्य आवेश वाहकों द्वारा होता है, जिनकी गति के लिए प्रसार क्षेत्र मंद होता है। विसरण धारा बढ़ने से क्षेत्र शक्ति बढ़ जाती है इअंतर, संपर्क संभावित अंतर और संभावित बाधा। इससे धारा में कमी आती है। इस प्रकार संतुलन स्थापित हो जाता है।

बहाव धारा अल्पसंख्यक आवेश वाहकों द्वारा बनती है, जिसके लिए प्रसार क्षेत्र तेज हो रहा है।

संतुलन अवस्था में, प्रसार और बहाव धाराओं का योग शून्य है:

मैंअंतर + मैंडॉ = 0.

3.3. सीधा सम्बन्ध पी–एन-संक्रमण

सीधा कनेक्शन वह है जिसमें बाहरी वोल्टेज द्वारा निर्मित क्षेत्र को प्रसार क्षेत्र के विरुद्ध निर्देशित किया जाता है (चित्र 3.2)।

चावल। 3.2. सीधा सम्बन्ध पी-एन-संक्रमण

परिणामस्वरूप, संपर्क संभावित अंतर कम हो जाता है, संभावित अवरोध कम हो जाता है, और जंक्शन के माध्यम से बहुसंख्यक आवेश वाहकों की धारा बढ़ जाती है।

3.4. रिवर्स स्विचिंग पी – एन-संक्रमण

रिवर्स स्विचिंग पी – एन-संक्रमण की विशेषता इस तथ्य से है कि बाहरी वोल्टेज द्वारा बनाई गई क्षेत्र की ताकत प्रसार क्षेत्र की ताकत के साथ मेल खाती है(चित्र 3.3)।

चावल। 3.3. रिवर्स स्विचिंग पी–एन-संक्रमण

परिणामस्वरूप, संपर्क संभावित अंतर बढ़ता है, संभावित अवरोध बढ़ता है, और जंक्शन के माध्यम से बहुसंख्यक आवेश वाहकों की धारा कम हो जाती है।

3.5. (वोल्ट-वोल्टेज विशेषता)
आर्दश पी–एन-संक्रमण

वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएँ पी–एन-संक्रमण जंक्शन के माध्यम से उस पर लागू वोल्टेज पर वर्तमान की निर्भरता है।

आदर्श बनाना पी-एन-संक्रमण में निम्नलिखित को स्वीकार करना शामिल है
धारणाएँ

1. संक्रमण से सटे क्षेत्र पीऔर एनशून्य द्वारा विशेषता प्रतिरोधकता. इसलिए, बाहरी वोल्टेज सीधे लागू किया जाता है पी–एन- संक्रमण।

2. क्षेत्र में पी–एन-संक्रमण में मुक्त आवेश वाहकों के निर्माण और पुनर्संयोजन की कोई प्रक्रिया नहीं होती है। फिर जंक्शन पर लागू बाहरी वोल्टेज के आधार पर जंक्शन के माध्यम से धारा प्रवाहित होती है यूबाहरी, यानी वर्तमान-वोल्टेज विशेषता को शॉक्ले सूत्र द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

,

कहाँ मैं 0 - तापीय धारा, जो अल्पसंख्यक आवेश वाहकों द्वारा निर्मित होती है और तीन कारकों पर निर्भर करती है:

1) अल्पसंख्यक आवेश वाहकों की सांद्रता, अशुद्धियों की सांद्रता के व्युत्क्रमानुपाती होती है;

2) बैंड गैप थान अधिक विषयकम-
वह मैं 0 ;

3) तापमान. बढ़ते तापमान के साथ, आवेश वाहकों की उत्पत्ति की दर बढ़ जाती है और उनकी सांद्रता बढ़ जाती है।

3.6. जोन (ऊर्जा) आरेख
पी–एन-संक्रमण

पर यू ext = 0. संतुलन अवस्था. संपूर्ण संरचना के लिए फर्मी स्तर का मान समान है (चित्र 3.4)।

पर यूएक्सटेंशन 0. सीधा संबंध पी-एन-संक्रमण (चित्र 3.5)।

चावल। 3.4.संतुलन का बैंड आरेख पी-एन-संक्रमण

चावल। 3.5. सीधे कनेक्शन के साथ ज़ोन आरेख पी-एन-संक्रमण

पर यूएक्सटेंशन 0. रिवर्स स्विचिंग पी-एन-संक्रमण (चित्र 3.6)।

चावल। 3.6. रिवर्स कनेक्शन के साथ ज़ोन आरेख पी–एन-संक्रमण

3.7. वास्तविक वर्तमान-वोल्टेज विशेषताओं के बीच अंतर
और आदर्श बनाया गया पी-एन-संक्रमण

असली पी-एन-संक्रमण, एक नियम के रूप में, असममित हैं। इस मामले में, एक क्षेत्र में अशुद्धियों की सांद्रता दूसरे क्षेत्र में अशुद्धियों की सांद्रता से अधिक हो जाती है। अधिक सांद्रता वाले क्षेत्र को उत्सर्जक कहा जाता है, और कम सांद्रता वाले क्षेत्र को आधार कहा जाता है। अशुद्धियों की कम सांद्रता का अर्थ है कम विद्युत चालकता और उच्च प्रतिरोधकता। इसलिए, वास्तव में पी-एन- परिवर्तन के दौरान, विशिष्ट की उपेक्षा करें
आधार प्रतिरोध संभव नहीं है. वास्तविक के समतुल्य परिपथ
पी-एन-संक्रमण जैसा दिखता है (चित्र 3.7)।

चावल। 3.7. वास्तविक के समतुल्य परिपथ पी-एन-संक्रमण

वास्तविक के बीच दूसरा अंतर पी-एन-आदर्शीकृत से संक्रमण आवेश वाहकों के निर्माण और पुनर्संयोजन की प्रक्रियाओं की कमी परत में उपस्थिति है। इसलिए, जब वापस चालू किया जाता है, तो जंक्शन के माध्यम से धारा स्थिर नहीं होती है, बल्कि जंक्शन पर लागू वोल्टेज पर निर्भर करती है (चित्र 3.8)।

चावल। 3.8. वास्तविक धारा-वोल्टेज विशेषता के बीच अंतर पी–एन- आदर्श से संक्रमण

तीसरा अंतर टूटने की घटना की उपस्थिति है
रिवर्स स्विचिंग पी-एन-संक्रमण।

3.8. टूट - फूट पी-एन-संक्रमण

टूटन के रूप में प्रकट होता है तेज बढ़तके माध्यम से वर्तमान
पी–एन-लागू रिवर्स वोल्टेज में मामूली बदलाव के साथ संक्रमण।

ब्रेकडाउन तीन प्रकार के होते हैं.

हिमस्खलन टूटना - प्रभाव आयनीकरण के माध्यम से अल्पसंख्यक चार्ज वाहक के हिमस्खलन गुणन के कारण होता है। जिस वोल्टेज पर यह दिखाई देता है वह बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है (चित्र 3.9)।

चावल। 3.9.हिमस्खलन टूटने के दौरान सी.वी.सी

सुरंग का टूटना इलेक्ट्रॉनों को अतिरिक्त ऊर्जा प्रदान किए बिना एक बाध्य अवस्था से मुक्त अवस्था में संक्रमण के कारण होता है। बढ़ते तापमान के साथ, ब्रेकडाउन वोल्टेज कम हो जाता है (चित्र 3.10)।

चावल। 3.10.सुरंग टूटने के दौरान सी.वी.सी पी-एन-संक्रमण

थर्मल ब्रेकडाउन एक ब्रेकडाउन है, जिसका विकास जंक्शन के माध्यम से करंट के पारित होने के कारण गर्मी की रिहाई के कारण होता है। हिमस्खलन और सुरंग के विपरीत, यह अपरिवर्तनीय है, यानी, टूटने के परिणामस्वरूप, संक्रमण काम करना बंद कर देता है। बढ़ते तापमान के साथ, ब्रेकडाउन वोल्टेज कम हो जाता है (चित्र 3.11)।

चावल। 3.11. थर्मल ब्रेकडाउन के दौरान सी.वी.सी पी-एन-संक्रमण

3.9. वीएसी निर्भरता पी–एन-संक्रमण
तापमान पर

बढ़ते तापमान के साथ, करंट प्रवाहित होता है पी-एन- वाहक ऊर्जा में वृद्धि के कारण सीधे स्विच ऑन करने पर संक्रमण बढ़ जाता है बिजली का आवेश, जो इसके कारण संभावित बाधा को अधिक आसानी से दूर कर देता है।

जब वापस चालू किया गया पी-एन-जंक्शन, बढ़ते तापमान के साथ, संक्रमण में आवेश वाहकों की पीढ़ी की दर में वृद्धि के कारण इसके माध्यम से धारा बढ़ जाती है (चित्र 3.12)।

चावल। 3.12.वीएसी निर्भरता पी-एन-तापमान से संक्रमण

3.10. वीएसी निर्भरता पी–एन-अर्धचालक सामग्री से संक्रमण

वोल्ट-एम्पीयर विशेषताएँ पी– एन-संक्रमण अर्धचालक सामग्री के ऊर्जा आरेख के बैंड गैप पर निर्भर करता है।

बैंड गैप जितना बड़ा होगा, थर्मल उत्पादन की दर उतनी ही कम होगी और रिवर्स करंट पैदा करने वाले अल्पसंख्यक वाहकों की सांद्रता कम होगी मैं 0 . अतः विपरीत धारा कम होती है।

सीधे कनेक्ट होने पर पी– एन-इसके माध्यम से संक्रमण धारा जितनी अधिक होगी, बैंडगैप की चौड़ाई उतनी ही कम होगी। दरअसल, वर्तमान के माध्यम से पी– एन-संक्रमण को इस प्रकार परिभाषित किया गया है

.

जैसे-जैसे मूल्य बढ़ता है, धारा मैं 0 धारा कम हो जाती है मैंभी कम हो जाता है.

सबसे आम अर्धचालक सामग्रियों Ge, Si और GaAs के लिए, वर्तमान-वोल्टेज विशेषताएँ निम्नानुसार संबंधित हैं (चित्र 3.13)।

चावल। 3.13. वीएसी निर्भरता पी-एन-संक्रमण
सामग्री से

3.11. क्षमता पी-एन-संक्रमण

ह्रास परत में पी– एन-संक्रमण में अंतरिक्ष आवेश होते हैं जो आयनित दाता और स्वीकर्ता अशुद्धियों के आवेशों से बनते हैं। ये आवेश परिमाण में समान और संकेत में विपरीत होते हैं। इसलिए, क्षय परत एक संधारित्र की तरह है। चूँकि आवेश संभावित अवरोध को निर्धारित करते हैं, इसलिए धारिता को अवरोध धारिता कहा जाता है। इसका मूल्य बराबर है

कहाँ ,

कहाँ एस- वर्ग पी-एन-संक्रमण, यू- जंक्शन पर लागू बाहरी वोल्टेज, एन= तीव्र संक्रमण के लिए 0.5, एन= सहज संक्रमण के लिए 0.3.

जंक्शन पर लागू वोल्टेज पर बैरियर कैपेसिटेंस की निर्भरता को कैपेसिटेंस-वोल्टेज विशेषता (छवि 3.14) कहा जाता है।

सीधे कनेक्ट होने पर पी-एन-संक्रमण में अल्पसंख्यक आवेश वाहकों के अंतःक्षेपण की प्रक्रिया होती है। प्रत्येक क्षेत्र में अल्पसंख्यक वाहकों की अतिरिक्त सांद्रता दिखाई देती है और, विद्युत तटस्थता की स्थिति के अनुसार, बहुसंख्यक वाहकों की अतिरिक्त सांद्रता उनके बराबर होती है। इस प्रकार, में एन-क्षेत्र (एक संधारित्र के रूप में) अतिरिक्त छिद्रों (अल्पसंख्यक वाहक) के सकारात्मक चार्ज और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों (बहुसंख्यक वाहक) के नकारात्मक चार्ज की समान मात्रा के साथ समाप्त होते हैं। वैसे ही पी-क्षेत्र अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों (अल्पसंख्यक वाहक) के नकारात्मक चार्ज और अतिरिक्त छिद्रों (बहुसंख्यक वाहक) के बराबर सकारात्मक चार्ज वाले संधारित्र की तरह व्यवहार करता है।

अतिरिक्त आवेशों के संचय की प्रक्रिया आमतौर पर प्रसार समाई की विशेषता होती है, जो वोल्टेज में परिवर्तन होने पर दोनों क्षेत्रों में अतिरिक्त वाहक (छेद और इलेक्ट्रॉन) में परिवर्तन को ध्यान में रखती है।

प्रसार धारिता छिद्रों की प्रत्यक्ष प्रसार धाराओं द्वारा निर्धारित की जाती है आईपीऔर इलेक्ट्रॉन में(इसलिए क्षमता का नाम) और अल्पसंख्यक वाहकों का जीवनकाल और:

.

प्रसार धाराएँ आईपीऔर मेंआगे बढ़ते वोल्टेज के साथ वृद्धि पी-एन-संक्रमण और रिवर्स संक्रमण के दौरान जल्दी से गायब हो जाता है। इसलिए निर्भरता साथवोल्टेज अंतर लगभग वर्तमान-वोल्टेज विशेषता की प्रत्यक्ष शाखा के पाठ्यक्रम को दोहराता है पी-एन-संक्रमण।

बराबर सर्किट पी-एन-जंक्शन, इसके कैपेसिटिव गुणों को ध्यान में रखते हुए, चित्र में दिखाया गया है। 3.15.

3.12. धातु-अर्धचालक संपर्क

अर्धचालक और धातु के बीच संपर्क बनाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है बाहरी टर्मिनलअर्धचालक उपकरण क्षेत्रों और उच्च गति डायोड के निर्माण से। धातु-अर्धचालक संपर्क का प्रकार धातु और अर्धचालक से इलेक्ट्रॉनों के कार्य फ़ंक्शन, अर्धचालक की चालन धारा और उसमें अशुद्धता एकाग्रता द्वारा निर्धारित किया जाता है।

इलेक्ट्रॉन कार्य फ़ंक्शन फ़र्मी स्तर से ऊपरी मुक्त बैंड के शीर्ष तक इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा है।

धातु और अर्धचालक के बीच आदर्श संपर्क के साथ और सतह की स्थिति को ध्यान में रखे बिना, इलेक्ट्रॉन मुख्य रूप से कम कार्य फ़ंक्शन के साथ सामग्री से फैलते हैं। आवेशों के प्रसार और पुनर्वितरण के परिणामस्वरूप, इंटरफ़ेस से सटे क्षेत्रों की विद्युत तटस्थता बाधित हो जाती है, एक संपर्क विद्युत क्षेत्र और एक संपर्क संभावित अंतर उत्पन्न होता है

कहाँ एएम, ए n धातु और अर्धचालक को छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉनों का कार्य फलन है।

संक्रमण परत जिसमें एक संपर्क (या प्रसार) विद्युत क्षेत्र मौजूद होता है और जो धातु और अर्धचालक के बीच संपर्क के परिणामस्वरूप बनता है, शॉट्की जंक्शन कहलाता है।

अर्धचालक की विद्युत चालकता के प्रकार और कार्य कार्यों के अनुपात के आधार पर, अर्धचालक में एक क्षीण या समृद्ध परत दिखाई दे सकती है। यदि किसी धातु में कार्य फलन अर्धचालक में कार्य फलन से कम है एएम< ए n, तब इलेक्ट्रॉनों के धातु से अर्धचालक की ओर जाने की अधिक संभावना होती है। इससे अर्धचालक में कमी परत का निर्माण होता है यदि अर्धचालक पी-प्रकार, या यहां तक ​​कि एक उलटा परत, यदि एएम<< ए n. यदि अर्धचालक एन-प्रकार, फिर एक समृद्ध परत बनती है।

क्षीण परतों में, मुख्य वाहकों द्वारा आयनित अशुद्धियों के आवेश के मुआवजे के उल्लंघन के परिणामस्वरूप, और समृद्ध परतों में - मुख्य आवेश वाहकों के संचय के परिणामस्वरूप अंतरिक्ष आवेश का निर्माण होता है। समृद्ध परत अर्धचालक के थोक के प्रतिरोध की तुलना में अर्धचालक के निकट-संपर्क क्षेत्र के कम प्रतिरोध का कारण बनती है। इसलिए, इस तरह के संक्रमण में सुधारात्मक गुण नहीं होते हैं और यह एक ओमिक संपर्क बनाता है। कमी या व्युत्क्रम परत की उपस्थिति में, शोट्की जंक्शन में सुधारात्मक गुण होते हैं, क्योंकि बाहरी वोल्टेज, मुख्य रूप से उच्च-प्रतिरोध जंक्शन पर गिरने से, इसके संभावित अवरोध की ऊंचाई बदल जाएगी, जिससे चार्ज वाहक के पारित होने की स्थिति बदल जाएगी। जंक्शन।

इसके विपरीत, सुधारात्मक शोट्की जंक्शन की एक विशिष्ट विशेषता पी-एन-संक्रमण इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के लिए संभावित बाधाओं की एक अलग ऊंचाई है। परिणामस्वरूप, सेमीकंडक्टर में अल्पसंख्यक चार्ज वाहक का इंजेक्शन शोट्की जंक्शन के माध्यम से नहीं हो सकता है। इसलिए, वे जमा नहीं होते हैं और उनके पुनर्वसन की कोई आवश्यकता नहीं होती है। इसलिए शोट्की जंक्शन का उच्च प्रदर्शन।

हेटेरोजंक्शन

हेटेरोजंक्शन एक संक्रमण परत है जिसमें विभिन्न रासायनिक संरचनाओं वाले दो अर्धचालकों के बीच एक प्रसार विद्युत क्षेत्र मौजूद होता है।

विभिन्न अर्धचालकों के विद्युत बैंड की चौड़ाई अलग-अलग होती है। इसलिए, दो अर्धचालकों (हेटेरोजंक्शन के धातुकर्म संपर्क पर) के बीच इंटरफेस में, चालन बैंड के नीचे और वैलेंस बैंड के शीर्ष में एक अंतर होता है। असंततता के परिणामस्वरूप, हेटेरोजंक्शन में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के लिए संभावित बाधाओं की ऊंचाई अलग-अलग हो जाती है। यह हेटेरोजंक्शन की एक विशेषता है, जो इसके विपरीत हेटेरोजंक्शन के विशिष्ट गुणों को निर्धारित करती है पी–एन-संक्रमण।

विभिन्न प्रकार की चालकता वाले अर्धचालकों द्वारा हेटेरोजंक्शन का निर्माण किया जा सकता है: पी–एन, पी–पी, एन–एन. ऊर्जा आरेखों की चालकता के प्रकार और बैंड गैप के आधार पर, जंक्शन के माध्यम से धारा को इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों दोनों द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, संपर्क जर्मेनियम के माध्यम से पी-प्रकार और गैलियम आर्सेनाइड एन-मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन धारा प्रवाहित होती है (चित्र 3.16)।

चावल। 3.16.जीई संक्रमण का बैंड आरेख ( पी-प्रकार) – GaAs ( एन-प्रकार)

जर्मेनियम संक्रमण के माध्यम से पी-प्रकार, गैलियम आर्सेनाइड पी-मुख्य रूप से होल करंट प्रवाह का प्रकार (चित्र 3.17)।

चावल। 3.17. जीई संक्रमण का बैंड आरेख ( पी-प्रकार) – GaAs ( पी-प्रकार)

उच्च-गुणवत्ता वाले हेटेरोजंक्शन बनाने के लिए, संपर्क अर्धचालकों के क्रिस्टल जाली के प्रकार, अभिविन्यास और अवधि का मिलान करना आवश्यक है, ताकि एक अर्धचालक का क्रिस्टल जाली दूसरे अर्धचालक के क्रिस्टल जाली में न्यूनतम संख्या में उल्लंघन के साथ गुजर सके। . अर्धचालक उपकरणों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग आर्सेनाइड्स, फॉस्फाइड और गैलियम और एल्यूमीनियम के एंटीमोनाइड्स पर आधारित अर्धचालकों के बीच हेटेरोजंक्शन हैं। गैलियम और एल्युमीनियम की सहसंयोजक त्रिज्या की निकटता के कारण, हेटेरोजंक्शन में अर्धचालकों की रासायनिक संरचना में परिवर्तन जाली अवधि को बदले बिना होता है। हेटेरोजंक्शन भी बहुघटक ठोस समाधानों के आधार पर बनाए जाते हैं, जिसमें एक विस्तृत श्रृंखला में संरचना बदलने पर जाली की अवधि नहीं बदलती है।

3.14. धातु-इन्सुलेटर-अर्धचालक संरचना

मेटल-इन्सुलेटर-सेमीकंडक्टर (एमआईएस) संरचनाएं एमआईएस क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर, फोटोवोल्टिक डिवाइस, वोल्टेज-नियंत्रित कैपेसिटर का आधार बनाती हैं, और एकीकृत सर्किट में भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं।

सबसे सरल एमआईएस संरचना में एक अर्धचालक क्रिस्टल - सब्सट्रेट, एक ढांकता हुआ परत, एक धातु इलेक्ट्रोड - गेट और सब्सट्रेट का एक ओमिक संपर्क होता है (चित्र 3.17)।

चावल। 3.17. सबसे सरल टीआईआर संरचना

संरचना में दो आउटपुट हैं - एक गेट और सब्सट्रेट से संपर्क और एक एमआईएस कैपेसिटर है, जिसकी कैपेसिटेंस वोल्टेज पर निर्भर करती है यूगेट और सब्सट्रेट लीड के बीच।

गेट वोल्टेज एक विद्युत क्षेत्र बनाता है जो एक पतली (0.03...0.1 μm) ढांकता हुआ परत के माध्यम से अर्धचालक की निकट-सतह परत में प्रवेश करता है, जहां यह वाहक एकाग्रता को बदलता है। वोल्टेज मान के आधार पर, संवर्धन, कमी या व्युत्क्रमण मोड देखे जाते हैं।

एमआईएस संरचना के समतुल्य सर्किट को श्रृंखला में दो कैपेसिटर को जोड़कर दर्शाया जा सकता है सी डी– ढांकता हुआ क्षमता और जी के साथ:

जहां जे पी अर्धचालक में असंतुलित अशुद्धता आयनों और मोबाइल चार्ज वाहक का चार्ज घनत्व है, जे पीओवी अर्धचालक की सतह परत में वोल्टेज है, एस- गेट क्षेत्र.

सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एमआईएस संरचना सिलिकॉन पर आधारित है, जहां ढांकता हुआ सिलिकॉन डाइऑक्साइड है और गेट एक एल्यूमीनियम फिल्म है।

सम्बंधित जानकारी।

विद्युत धारा संचालित करने की उनकी क्षमता के आधार पर, ठोस पदार्थों को शुरू में कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स में विभाजित किया गया था। बाद में यह देखा गया कि कुछ पदार्थ कंडक्टरों से भी बदतर विद्युत प्रवाह का संचालन करते हैं, लेकिन उन्हें डाइलेक्ट्रिक्स के रूप में भी वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है। उन्हें अर्धचालकों के एक अलग समूह में विभाजित किया गया। अर्धचालक और कंडक्टर के बीच विशिष्ट अंतर:

1. तापमान पर अर्धचालकों की चालकता की महत्वपूर्ण निर्भरता।
2. अशुद्धियों की थोड़ी सी मात्रा भी अर्धचालकों की चालकता पर गहरा प्रभाव डालती है।
3. उनकी चालकता पर विभिन्न विकिरणों (प्रकाश, विकिरण, आदि) का प्रभाव। इन विशेषताओं के अनुसार, अर्धचालक कंडक्टर की तुलना में डाइलेक्ट्रिक्स के अधिक करीब होते हैं।

अर्धचालक उपकरणों के उत्पादन के लिए मुख्य रूप से जर्मेनियम, सिलिकॉन और गैलियम आर्सेनाइड का उपयोग किया जाता है। जर्मेनियम प्रकृति में बिखरा हुआ एक दुर्लभ तत्व है, जबकि इसके विपरीत, सिलिकॉन बहुत आम है। हालाँकि, यह शुद्ध रूप में नहीं पाया जाता है, बल्कि केवल अन्य तत्वों, मुख्य रूप से ऑक्सीजन के साथ यौगिकों के रूप में पाया जाता है। गैलियम आर्सेनाइड आर्सेनिक और गैलियम का एक यौगिक है। इसका प्रयोग अपेक्षाकृत हाल ही में शुरू हुआ। जर्मेनियम और सिलिकॉन की तुलना में, गैलियम आर्सेनाइड तापमान और विकिरण के प्रति कम संवेदनशील होता है।

अर्धचालक उपकरणों के संचालन के तंत्र को समझने के लिए, आपको पहले अर्धचालकों में चालकता और पी के गठन के तंत्र से परिचित होना चाहिए।

-एन संक्रमण.

सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक जर्मेनियम और सिलिकॉन हैं। वे मेंडेलीव आवधिक प्रणाली के समूह IV से संबंधित हैं। जर्मेनियम (या सिलिकॉन) परमाणु के बाहरी आवरण में 4 वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं। उनमें से प्रत्येक पड़ोसी चार परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाता है। वे दो इलेक्ट्रॉनों से बनते हैं, जिनमें से प्रत्येक पड़ोसी परमाणुओं में से एक से संबंधित है। युग्म-इलेक्ट्रॉन बंधन बहुत स्थिर होते हैं, इसलिए प्रत्येक इलेक्ट्रॉन युग्म अपने परमाणु युग्म से मजबूती से बंधा होता है और अर्धचालक के आयतन में स्वतंत्र रूप से नहीं घूम सकता है। यह 0 K के करीब तापमान पर स्थित रासायनिक रूप से शुद्ध अर्धचालक के लिए सच है

(परम शून्य)। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अर्धचालक के परमाणु तापीय कंपन गति से गुजरना शुरू कर देते हैं। इस गति की ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित हो जाती है, और उनमें से कुछ के लिए यह उनके परमाणुओं से अलग होने के लिए पर्याप्त है। ये परमाणु सकारात्मक आयनों में बदल जाते हैं, और अलग किए गए इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं, यानी। वर्तमान वाहक बनें। अधिक सटीक रूप से, एक इलेक्ट्रॉन के प्रस्थान से 2 पड़ोसी परमाणुओं का आंशिक आयनीकरण होता है।इस मामले में दिखाई देने वाले एकल सकारात्मक चार्ज को एक या दूसरे परमाणु के लिए नहीं, बल्कि इलेक्ट्रॉन द्वारा छोड़े गए युग्म-इलेक्ट्रॉन बंधन के उल्लंघन के लिए जिम्मेदार ठहराया जाना चाहिए। किसी बंधन में इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति को छिद्र कहा जाता है।छेद में इलेक्ट्रॉन के आवेश के निरपेक्ष मान के बराबर धनात्मक आवेश होता है। छेद को पड़ोसी बंधन के इलेक्ट्रॉनों में से एक द्वारा कब्जा कर लिया जा सकता है, और पड़ोसी बंधन में एक छेद बन जाता है। एक इलेक्ट्रॉन का एक बंधन से दूसरे बंधन में संक्रमण विपरीत दिशा में एक छेद की गति से मेल खाता है। व्यवहार में, बांड से बांड तक इलेक्ट्रॉनों की अनुक्रमिक गति की तुलना में सकारात्मक चार्ज की निरंतर गति पर विचार करना अधिक सुविधाजनक है। चालकता, जो बंधों के विघटन के कारण अर्धचालक के आयतन में उत्पन्न होती है, कहलाती है स्वयं की चालकता. चालकता दो प्रकार की होती है: n - प्रकार और p - प्रकार (नकारात्मक - नकारात्मक, सकारात्मक - सकारात्मक शब्दों से)। एन-प्रकार की चालकता को इलेक्ट्रॉनिक कहा जाता है, और पी-प्रकार की चालकता को छेद चालकता कहा जाता है।

ध्यान दें कि वैलेंस बांड का उल्लंघन न केवल थर्मल ऊर्जा के कारण हो सकता है, बल्कि प्रकाश ऊर्जा या विद्युत क्षेत्र ऊर्जा के कारण भी हो सकता है।

हमने जो कुछ भी माना है वह शुद्ध अर्धचालकों पर लागू होता है, अर्थात। अशुद्धियों के बिना अर्धचालकों के लिए. अशुद्धियों की शुरूआत अर्धचालक के विद्युत गुणों को बदल देती है। क्रिस्टल जाली में अशुद्धता परमाणु मुख्य परमाणुओं के स्थानों पर कब्जा कर लेते हैं और पड़ोसी परमाणुओं के साथ युग्म-इलेक्ट्रॉन बंधन बनाते हैं। यदि तत्वों की आवधिक प्रणाली के समूह V से संबंधित किसी पदार्थ का एक परमाणु (उदाहरण के लिए, एक आर्सेनिक परमाणु) को शुद्ध अर्धचालक (जर्मेनियम) की संरचना में पेश किया जाता है, तो यह परमाणु पड़ोसी जर्मेनियम परमाणुओं के साथ भी बंधन बनाएगा। लेकिन समूह V परमाणुओं के बाहरी आवरण पर 5 वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं। उनमें से चार स्थिर जोड़ी-इलेक्ट्रॉनिक बंधन बनाते हैं, और पांचवां अतिश्योक्तिपूर्ण होगा। यह अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन अपने परमाणु से बहुत अधिक कमज़ोर तरीके से बंधा होता है, और इसे परमाणु से अलग करने के लिए एक जोड़ी-इलेक्ट्रॉन बंधन से एक इलेक्ट्रॉन को मुक्त करने की तुलना में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, ऐसे इलेक्ट्रॉन का एक मुक्त आवेश वाहक में परिवर्तन एक साथ छेद के गठन से जुड़ा नहीं है। आर्सेनिक परमाणु के बाहरी आवरण से एक इलेक्ट्रॉन की हानि इसे एक सकारात्मक आयन में बदल देती है। तब हम पहले से ही इस परमाणु के आयनीकरण के बारे में बात कर सकते हैं; यह सकारात्मक चार्ज नहीं चलेगा, अर्थात। कोई छेद नहीं है.

जर्मेनियम क्रिस्टल में आर्सेनिक की मात्रा बढ़ने के साथ, छिद्रों की संख्या में वृद्धि किए बिना मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है, जैसा कि आंतरिक चालकता के मामले में था। यदि इलेक्ट्रॉन सांद्रता छेद की सांद्रता से काफी अधिक है, तो मुख्य धारा वाहक इलेक्ट्रॉन होंगे। इस स्थिति में, अर्धचालक को एन-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है। आइए अब जर्मेनियम क्रिस्टल में एक समूह III परमाणु, उदाहरण के लिए, एक इंडियम परमाणु, का परिचय दें। इसमें तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं। यह तीन जर्मेनियम परमाणुओं के साथ स्थिर बंधन बनाता है। चौथा बंधन खाली रहता है, लेकिन इसमें कोई चार्ज नहीं होता है, इसलिए इंडियम परमाणु और आसन्न जर्मेनियम परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ रहते हैं। थोड़ी सी थर्मल उत्तेजना के साथ भी, पड़ोसी जोड़ी-इलेक्ट्रॉनिक बॉन्ड में से एक इलेक्ट्रॉन इस चौथे बॉन्ड में जा सकता है।

क्या हो जाएगा? इंडियम के बाहरी आवरण में एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन दिखाई देगा, और परमाणु एक नकारात्मक आयन में बदल जाएगा। जिस युग्म-इलेक्ट्रॉनिक कनेक्शन से इलेक्ट्रॉन आया है, उसमें विद्युत तटस्थता भंग हो जाएगी। एक सकारात्मक चार्ज दिखाई देगा - इस टूटे हुए कनेक्शन में एक छेद। जैसे-जैसे इंडियम सामग्री बढ़ेगी, छिद्रों की संख्या बढ़ेगी और वे मुख्य चार्ज वाहक बन जाएंगे। इस स्थिति में, अर्धचालक को पी-प्रकार अर्धचालक कहा जाता है।

इलेक्ट्रॉन-छिद्र संक्रमण (पी-एन जंक्शन)।

एपी-एन जंक्शन एक क्रिस्टल के छेद और इलेक्ट्रॉन क्षेत्रों के बीच इंटरफेस पर स्थित एक क्षेत्र है। संक्रमण पी और एन प्रकार के अर्धचालक वेफर्स के साधारण संपर्क से नहीं बनता है। इसे एक क्रिस्टल में दो अलग-अलग अशुद्धियाँ डालकर, उसमें इलेक्ट्रॉन और छिद्र क्षेत्र बनाकर बनाया जाता है।

चित्र .1। पी-एन जंक्शन के निर्माण और क्रिया का तंत्र।

ए - अर्धचालक क्षेत्रों में बहुसंख्यक और अल्पसंख्यक वाहक।

बी - एपी-एन जंक्शन का गठन।

सी - प्रसार धारा और चालन धारा के प्रवाह की दिशा।

बाहरी रिवर्स वोल्टेज के प्रभाव में डी-पी-एन जंक्शन।

1-इलेक्ट्रॉन; 2 - छेद; 3 - इंटरफ़ेस; 4 - स्थिर आयन.

आइए एक अर्धचालक पर विचार करें जिसमें दो क्षेत्र हैं: इलेक्ट्रॉन और छेद। पहले में इलेक्ट्रॉनों की उच्च सांद्रता होती है, दूसरे में छिद्रों की उच्च सांद्रता होती है। सांद्रता समकरण के नियम के अनुसार, इलेक्ट्रॉन n-क्षेत्र से, जहाँ उनकी सांद्रता अधिक होती है, p-क्षेत्र की ओर बढ़ते (फैलते) हैं, जबकि छिद्र इसके विपरीत करते हैं। आवेशों की इस गति को विसरण कहते हैं। इस स्थिति में जो धारा उत्पन्न होती है वह विसरण है। सांद्रता का समीकरण तब तक होता रहेगा जब तक छिद्र और इलेक्ट्रॉन समान रूप से वितरित नहीं हो जाते, लेकिन उभरते आंतरिक विद्युत क्षेत्र की ताकतों द्वारा इसे रोका जाता है। पी-क्षेत्र छोड़ने वाले छिद्र इसमें नकारात्मक रूप से आयनित परमाणु छोड़ते हैं, और एन क्षेत्र छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉन सकारात्मक रूप से आयनित परमाणु छोड़ते हैं। परिणामस्वरूप, छिद्र क्षेत्र ऋणात्मक रूप से आवेशित हो जाता है, और इलेक्ट्रॉन क्षेत्र धनात्मक रूप से आवेशित हो जाता है। आवेशों की दो परतों द्वारा निर्मित एक विद्युत क्षेत्र क्षेत्रों के बीच उत्पन्न होता है।

इस प्रकार, अर्धचालक के इलेक्ट्रॉन और छेद क्षेत्रों के बीच इंटरफ़ेस के पास, एक क्षेत्र दिखाई देता है जिसमें विपरीत चिह्न के आवेशों की दो परतें होती हैं, जो तथाकथित पी-एन जंक्शन बनाती हैं। पी और एन क्षेत्रों के बीच एक संभावित अवरोध स्थापित किया गया है। विचाराधीन मामले में, गठित पी-एन जंक्शन के अंदर एक विद्युत क्षेत्र ई बनाया गया है

विपरीत आवेशों की दो परतें। यदि विद्युत क्षेत्र में प्रवेश करने वाले इलेक्ट्रॉनों की दिशा इसके साथ मेल खाती है, तो इलेक्ट्रॉनों की गति धीमी हो जाती है। छिद्रों के लिए यह विपरीत है। इस प्रकार, परिणामी विद्युत क्षेत्र के कारण, प्रसार प्रक्रिया रुक जाती है। चित्र 1 दर्शाता है कि n- और p-क्षेत्रों में बहुसंख्यक और अल्पसंख्यक दोनों आवेश वाहक हैं। अल्पसंख्यक वाहक आंतरिक चालकता के कारण बनते हैं। पी-क्षेत्र के इलेक्ट्रॉन, थर्मल अराजक गति करते हुए, पी-एन जंक्शन के विद्युत क्षेत्र में प्रवेश करते हैं और एन क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाते हैं। यही बात एन-क्षेत्र में छिद्रों के साथ भी होती है। बहुसंख्यक वाहकों द्वारा बनाई गई धारा को प्रसार धारा कहा जाता है, और अल्पसंख्यक वाहकों द्वारा बनाई गई धारा को चालन धारा कहा जाता है। ये धाराएं एक-दूसरे की ओर निर्देशित होती हैं, और चूंकि एक इंसुलेटेड कंडक्टर में कुल धारा शून्य होती है, इसलिए वे बराबर होती हैं। आइए अब जंक्शन पर एन-क्षेत्र में प्लस और पी-क्षेत्र में माइनस के साथ एक बाहरी वोल्टेज लागू करें। बाहरी स्रोत द्वारा बनाया गया क्षेत्र पी-एन जंक्शन के आंतरिक क्षेत्र की कार्रवाई को बढ़ाएगा। प्रसार धारा शून्य हो जाएगी, क्योंकि एन-क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन और पी-क्षेत्र से छेद पी-एन जंक्शन से बाहरी संपर्कों तक ले जाए जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पी-एन जंक्शन का विस्तार होता है। केवल चालन धारा, जिसे रिवर्स धारा कहा जाता है, जंक्शन से होकर गुजरती है। इसमें इलेक्ट्रॉन और छिद्र चालन धाराएँ होती हैं। इस प्रकार लगाए गए वोल्टेज को रिवर्स वोल्टेज कहा जाता है। वोल्टेज पर धारा की निर्भरता चित्र में दिखाई गई है।

चावल। पी-एन जंक्शन की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता। 2 - सीधी शाखा; 1-उल्टी शाखा.

यदि बाहरी वोल्टेज को पी-क्षेत्र में प्लस और एन-क्षेत्र में माइनस के साथ लागू किया जाता है, तो स्रोत का विद्युत क्षेत्र पी-एन जंक्शन के क्षेत्र की ओर निर्देशित होगा और इसके प्रभाव को कमजोर कर देगा। इस स्थिति में, प्रसार (प्रत्यक्ष) धारा (2) बढ़ जाएगी। यह घटना अर्धचालक डायोड के संचालन का आधार है।

आधुनिक अर्धचालक उपकरणों का विशाल बहुमत उन घटनाओं के कारण संचालित होता है जो विभिन्न प्रकार की विद्युत चालकता वाली सामग्रियों की सीमाओं पर घटित होती हैं।

अर्धचालक दो प्रकार के होते हैं - n और p। एन-प्रकार अर्धचालक सामग्रियों की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए तत्व विद्युत चार्ज वाहक के रूप में कार्य करते हैं। इलेक्ट्रॉनों. पी-प्रकार अर्धचालक सामग्रियों में, वही भूमिका तथाकथित द्वारा निभाई जाती है छेद, जो धनात्मक रूप से आवेशित होते हैं। वे परमाणु के फटने के बाद प्रकट होते हैं इलेक्ट्रॉन, और इसीलिए एक धनात्मक आवेश बनता है।

सिलिकॉन एकल क्रिस्टल का उपयोग एन-प्रकार और पी-प्रकार अर्धचालक सामग्री का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। उनकी विशिष्ट विशेषता रासायनिक शुद्धता की अत्यंत उच्च डिग्री है। इस सामग्री में ऐसी अशुद्धियाँ शामिल करके इसके विद्युत गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदलना संभव है जो पहली नज़र में काफी महत्वहीन हैं।

अर्धचालकों में प्रयुक्त प्रतीक "एन" शब्द "एन" से आया है। नकारात्मक» (« नकारात्मक"). एन-प्रकार अर्धचालक सामग्रियों में मुख्य आवेश वाहक हैं इलेक्ट्रॉनों. उन्हें प्राप्त करने के लिए, तथाकथित दाता अशुद्धियों को सिलिकॉन में पेश किया जाता है: आर्सेनिक, सुरमा, फास्फोरस।

अर्धचालकों में प्रयुक्त प्रतीक "पी" शब्द "पी" से आया है। सकारात्मक» (« सकारात्मक"). इनमें मुख्य आवेश वाहक हैं छेद. उन्हें प्राप्त करने के लिए, तथाकथित स्वीकर्ता अशुद्धियों को सिलिकॉन में पेश किया जाता है: बोरान, एल्यूमीनियम।

मुफ़्त की संख्या इलेक्ट्रॉनोंऔर संख्या छेदशुद्ध अर्धचालक क्रिस्टल में बिल्कुल वैसा ही होता है। इसलिए, जब एक अर्धचालक उपकरण संतुलन स्थिति में होता है, तो इसका प्रत्येक क्षेत्र विद्युत रूप से तटस्थ होता है।

आइए प्रारंभिक बिंदु के रूप में मान लें कि एन-क्षेत्र पी-क्षेत्र के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है। ऐसे मामलों में, उनके बीच एक संक्रमण क्षेत्र बनता है, यानी एक निश्चित स्थान जो आवेशों से समाप्त हो जाता है। इसे "" भी कहा जाता है बाधा परत", कहाँ छेदऔर इलेक्ट्रॉनों, पुनर्संयोजन से गुजरना। इस प्रकार, विभिन्न प्रकार की चालकता वाले दो अर्धचालकों के जंक्शन पर एक क्षेत्र कहा जाता है पी-एन जंक्शन.

विभिन्न प्रकार के अर्धचालकों के बीच संपर्क बिंदु पर, पी-प्रकार क्षेत्र से छेद आंशिक रूप से एन-प्रकार क्षेत्र में आते हैं, और इलेक्ट्रॉन, तदनुसार, विपरीत दिशा में चलते हैं। इसलिए, एक पी-प्रकार अर्धचालक को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और एक एन-प्रकार अर्धचालक को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है। हालाँकि, यह प्रसार केवल तब तक रहता है जब तक संक्रमण क्षेत्र में उत्पन्न होने वाला विद्युत क्षेत्र इसमें हस्तक्षेप करना शुरू नहीं कर देता, जिसके परिणामस्वरूप गति और ई इलेक्ट्रॉनों, और छेदरुक जाता है.

उपयोग के लिए औद्योगिक रूप से उत्पादित अर्धचालक उपकरणों में पी-एन जंक्शनइस पर एक बाहरी वोल्टेज लागू किया जाना चाहिए। इसकी ध्रुवता और परिमाण के आधार पर, संक्रमण का व्यवहार और इसके माध्यम से सीधे गुजरने वाली विद्युत धारा निर्भर करती है। यदि वर्तमान स्रोत का सकारात्मक ध्रुव पी-क्षेत्र से जुड़ा है, और नकारात्मक ध्रुव एन-क्षेत्र से जुड़ा है, तो सीधा कनेक्शन होता है पी-एन जंक्शन. यदि ध्रुवता बदल जाती है, तो रिवर्स स्विचिंग नामक स्थिति उत्पन्न होगी। पी-एन जंक्शन.

सीधा सम्बन्ध

जब सीधा कनेक्शन किया जाता है पी-एन जंक्शन, तो बाहरी वोल्टेज के प्रभाव में इसमें एक क्षेत्र निर्मित हो जाता है। आंतरिक प्रसार विद्युत क्षेत्र की दिशा के संबंध में इसकी दिशा विपरीत है। परिणामस्वरूप, परिणामी क्षेत्र की ताकत कम हो जाती है, और अवरोधक परत संकरी हो जाती है।

इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, बड़ी संख्या में मुख्य आवेश वाहक पड़ोसी क्षेत्र में चले जाते हैं। इसका मतलब यह है कि क्षेत्र पी से क्षेत्र एन तक परिणामी विद्युत धारा प्रवाहित होगी छेद, और विपरीत दिशा में - इलेक्ट्रॉनों.

रिवर्स स्विचिंग

जब रिवर्स स्विचिंग होती है पी-एन जंक्शन, तो परिणामी सर्किट में वर्तमान ताकत सीधे कनेक्शन की तुलना में काफी कम है। तथ्य यह है कि छेदक्षेत्र n से क्षेत्र p की ओर प्रवाहित होगा, और क्षेत्र p से क्षेत्र n की ओर इलेक्ट्रॉन प्रवाहित होंगे। कम वर्तमान ताकत इस तथ्य के कारण है कि क्षेत्र पी में बहुत कम है इलेक्ट्रॉनों, और क्षेत्र n में, क्रमशः, - छेद.