Выпрямитель на полупроводниках
  Рассмотрим, что произойдет, если к кристаллу с p - n переходом приложить внешнее напряжение. На рисунке а. изображен такой кристалл с переходной областью АБ при отсутствии напряжения. В этом случае диффузионный поток дырок в n-область равен встречному потоку  дырок в p-область, создаваемому полем переходной области АБ. Так как это верно и для встречных потоков электронов, то ток в кристалле отсутствует.
Приложим к кристаллу такое напряжение при котором потенциал p-области выше потенциала n-области (рисунок б). Вследствие большого сопротивления слоя АБ все это напряжение, которое не должно превышать 1 вольт, окажется приложенным непосредственно к этому слою, а на других  частях кристалла наличие внешнего напряжения не отразится. При этом поле в области АБ будет ослаблено, так как внешнее поле направлено навстречу внутреннему, а сама область сузится.
  Это нарушит подвижное  равновесие между встречными потоками дырок и электронов через p - n переход. Вследсвие ослабления поля в области АБ диффузионные потоки дырок слева направо и электронов справа налево резко возрастут, в то время как встречные потоки тех же подвижных носителей останутся неизменными. Следовательно, через кристалл потечет ток в направлении   от p - области к n - области. Приложенное напряжение и ток в кристалле в этом случае называются прямыми.
  Следует отметить, что, хотя прямой ток складывается из тока дырок и тока электронов, совершенно необязательно равенство слагаемых токов. Ток через переход, создаваемый дырками, может быть в десятки и сотни раз больше тока, создаваемого электронами, и наоборот. Если в n- области концентрация примеси n-типа невелика (полупроводник не ярко выраженного n-типа), а в  p- области, наоборот, концентрация p-примеси велика, то дырочная часть тока будет значительно больше его электронной части.
  Если внешнее напряжение на переходе постепенно увеличивать, то по мере приближения его величины к контактной  разности потенциалов происходит все более быстрое возрастание прямого тока через кристалл.
а)
б)
+
в)
-
A   0   Б
A   0   Б
+
A   0   Б
-
+
  Рассмотрим теперь случай, когда к p-n переходу приложено внешнее напряжение обратной полярности: положительный потенциал подан на n-область рис.в. В этом случае область p-n перехода АБ расширится, а отрицательный заряд в области А0 и положительный заряд в области Б0 увеличится, т. е. поле  в p-n переходе усилится.
  Следовательно, диффузионные потоки дырок и электронов уменьшатся, так как теперь требуется большая энергия для преодоления тормозящего действия p-n перехода и найдется меньше дырок и электронов, обладающих такой энергией. Встречные потоки электронов и дырок при этом останутся неизменными и начнут преобладать над диффузионными потоками. Поэтому появится результирующий ток, напрвленный из n- области в p-область.
  Приложенное к p-n переходу напряжение и текущий через него ток в рассматриваемом случае называется обратным. Но дырок в n-области и электронов в p-области очень мало, так как это не основные носители зарядов для указанных областей. Поэтому плотность обратного тока очень мала. У кремниевых полупроводниковых диодов она составляет десятки микроампер на квадратный сантиметр при внешнем напряжении в сотни вольт.
©  2011 Диоды и стабилитроны