Chuyển tiếp P-N

Câu hỏi kiểm tra bài cũ:
Chất bán dẫn loại n được tạo ra như thế nào? Hạt dẫn điện đa số và hạt dẫn thiểu số trong loại bán dẫn đó là gì?
Trả lời: Bán dẫn loại n được tạo nên từ chất bán dẫn thuần có pha tạp chất kích thích, chất kích tạp là một trong các chất có hóa trị V, ví dụ: Arsenic (As), phosphorus (P), Antimony (Sb). Mỗi nguyên tử tạp chất liên kết hóa trị với 4 nguyên tử Si (Ge) liền kề, thừa ra một điện tử không bị hút bởi bất kỳ nguyên tử nào và nó trở thành điện tử tự do có khả năng dẫn điện. Số các e dẫn điện có thể kiểm soát được bởi số lượng các nguyên tử tạp chất thêm vào chất bán dẫn thuần.
+ Hạt dẫn đa số trong bán dẫn n là các e (mang điện âm), hạt dẫn thiểu số là lỗ trống, hạt thiểu số được tạo ra do quá trình phát sinh các cặp điện tử-lỗ trống.
Điện tử tự do
As
Mô tả mối liên kết giữa một nguyên tử tạp chất với 4 nguyên tử Si
Bán dẫn thuần
Pha tạp
kích nhóm III
(Boron – B)
Pha tạp
kích nhóm V
(Arsenic –As)
Khi hai miền bán dẫn tiếp xúc nhau có xảy ra hiện tượng khuếch tán hạt dẫn sang nhau không? vì sao?
Sự khuếch tán hạt dẫn và tái hợp
Điều gì xảy ra khi các điện tử khuếch tán từ bên N  P và tái hợp?
P
N
Dòng ktán Ikt
Sự khuếch tán hạt dẫn và tái hợp
tạo ra các ion dương và ion âm
P
N
Dòng trôi Itr
Các hạt thiểu số có bị tác động bởi chênh lệch điện thế giữa các ion dương và âm không và bị tác động như thế nào?
P
N
Dòng trôi Itr
Dòng ktán Ikt
P
N
MĐTKG rộng hơn về bên có nồng độ hạt dẫn thấp hơn
P
N
Như vậy:

+ Chuyển tiếp PN được tạo nên từ hai miền bán dẫn P và N tiếp xúc với nhau.
+ Ngay khi tiếp xúc nhau có sự khuếch tán hạt dẫn và tạo nên hai bên bề mặt tiếp xúc các ion dương và âm (bên N là ion dương còn bên P là ion âm), đồng thời tạo ra điện trường cản trở hạt dẫn khuếch tán.
+ Trường cản lại gia tốc cho hạt thiểu số tạo thành dòng trôi ngược chiều với dòng khuếch tán.
+ Khi Ikt = Itr thì chuyển tiếp ở trạng thái cân bằng động, độ rộng miền điện tích không gian và hiệu điện thế tiếp xúc không đổi.
+ Khi ở trạng thái cân bằng miền điện tích không gian sẽ rộng hơn về phía bán dẫn có nồng độ thấp hơn.
P
N
W
DẢI DẪN
DẢI
HOÁ TRỊ
Giản đồ năng lượng Chuyển tiếp P-N khi mới tiếp xúc
DẢI DẪN
DẢI
HOÁ TRỊ
P
N
W
DẢI DẪN
DẢI
HOÁ TRỊ
Miền điện tích
không gian
Chuyển tiếp P-N ở trạng thái cân bằng
Uth
R
Khi điện áp phân cực thuận UthK
R
K
Uth
Khi điện áp phân cực thuận UthVBIAS
R
Khi điện áp phân cực thuận UthUtx
K
Uth
R
Khi điện áp phân cực thuận Uth>Utx
K
P
N
Uth
R
Rn<<
Uth
Miền ĐTKG
Rp <<
P
N
W
GIẢN ĐỒ VÙNG NĂNG LƯỢNG CHUYỂN TIẾP PN PHÂN CỰC THUẬN
VÀ QUÁ TRÌNG TÁI HỢP
DẢI DẪN
DẢI
HOÁ TRỊ
Như vậy:

+ Khi Uth < Utx Các hạt dẫn bị đẩy vào MĐTKG và trung hoà bớt ion làm trường cản giảm xuống, một số hạt dẫn khuếch tán sang nhau tạo nên dòng điện thuận nhỏ.
+ Khi Uth ≥ Utx các ion trong MĐTKG bị trung hoà hết, các hạt dẫn dễ dàng khuếch tán sang nhau làm dòng điện tăng nhanh.
+ Giữa hai cực của chuyển tiếp luôn tồn tại một điện thế Utx không đổi.
Pause
P
N
VBIAS
Etx
Miền ĐTKG phân cực ngược
SƠ ĐỒ CHUYỂN TIẾP PN PHÂN CỰC NGUOC
KTCS
VBIAS
P
N
MÔ PHỎNG CHUYỂN TIẾP PN PHÂN CỰC NGƯỢC
ĐỘ RỘNG MIỀN ĐTKG
K
KTCS
P
N
VBIAS
SƠ ĐỒ CHUYỂN TIẾP PN PHÂN CỰC NGUOC
CNG
MIỀN ĐIỆN TÍCH KHÔNG GIAN
RNG >>
KTCS