Page 47 - 4627

З рисунка 5.3, а видно, що при відсутності зовнішньої
напруги рівні Ферми WFn і WFр збігаються, тому що
величина енергії на рівні Фермі повинна бути однакової по
всій структурі.
Всередині р-n переходу границі енергетичних зон
напівпровідників р- і n- типів викривляються. Внаслідок того,
що рівні Ферми у вироджених напівпровідниках розташовані
за межами забороненої зони, при здійсненні контакту
утвориться зона перекриття, розташована між границею
валентної зони Wв напівпровідника р - типа і границею зони
провідності Wn напівпровідника n-типу. У цій зоні дозволені
рівні електронного напівпровідника розташовані проти
дозволених рівнів діркового напівпровідника. Для простоти
міркувань будемо вважати, що всі дозволені рівні,
розташовані нижче рівня Ферми, зайняті електронами, а
розташовані вище його - вільні.
В дуже вузькому р-n переході при високій напруженості
поля виникають умови для безперешкодного тунельного
проходження електронів з одного шару в іншій крізь
потенційний бар'єр. Однак для цього необхідно, щоб проти
зайнятого електроном рівня по одну сторону бар'єра був
вільний рівень за бар'єром. При відсутності зовнішньої
напруги (U = 0 ) такої можливості фактично немає, тому що
зайнятим рівням у зоні провідності напівпровідника n-типу
протистоять зайняті рівні у валентній зоні напівпровідника р -
типа.
Якщо до р-n переходу прикласти невелику пряма напруга,
то висота потенційного бар'єра і перекриття зон зменшаться
(рисунок 5.3, б). Енергетична діаграма напівпровідника n-
типа підніметься нагору, а напівпровідника р - типа
опуститься вниз. При цьому рівні деяких електронів
провідності n- області розташуються проти вільних рівнів
валентної зони р - області. Тим самим створюються
сприятливі умови для тунельного переходу електронів з
електронного напівпровідника в дірковий. Тому через р-n
перехід потече тунельний струм, величина якого буде
залежати від величини прикладеної прямої напруги. Слід
зазначити, що при прямій напрузі через р-n перехід, крім
тунельного струму, проходить і дифузійний струм Ідиф, який
створюється переміщенням електронів і дірок провідності.

47