51
и после подстановки (4.19) в (4.16) получаем 0=j
. В то же время
диффузионный и дрейфовый токи по отдельности в
неоднородной среде отличны от нуля и в равновесии.
Рассмотрим такую ситуацию на примере
p-n перехода, то
есть контакта между областями полупроводника, первая из
которых легирована акцепторами, а вторая донорами.
Представим себе мысленно, что до момента времени
t=0 эти
области были разобщены, а затем приведены в соприкосновение
(в реальной жизни такая процедура невозможна). Поскольку
концентрация дырок в
p-области, где они являются основными
носителями, существенно выше, чем в
n-области, где они
являются неосновными носителями, то возникнет поток дырок из
p-области в n-область. С электронами ситуация противоположна,
и поток электронов потечет из
n-области в p-область. На границе
областей будет происходить рекомбинация НЗ.
Результирующий диффузионный ток, складывающийся из
диффузных токов дырок и электронов, пойдет из
p-области в n-
область.
В результате в изначально нейтральном полупроводнике
начнется перераспределение зарядов:
n-область будет заряжаться
положительно, а
p-область – отрицательно. Возникшая разность
потенциалов вызовет дрейфовый ток, который будет направлен
навстречу диффузионному. Перераспределение зарядов будет
происходить до тех пор, пока диффузионный ток не будет точно
скомпенсирован дрейфовым. На переходной процесс уйдут
ничтожные доли секунды.
В установившемся равновесии (в отсутствие внешнего
напряжения на
p-n переходе) суммарный ток через p-n переход
равен нулю, а диффузионный и дрейфовый токи
противоположны и отличны от нуля. В результате на
p-n
переходе установилась контактная разность потенциалов, такая,
что химический потенциал
в обеих областях одинаков.
Возникшая картина электронных зон изображена на рис.4.8.
Если теперь приложить к внешним границам
полупроводника постоянное напряжение так, что «плюс»