„P-n átmenet” változatai közötti eltérés

a
4 bites, 3 dimenziós, n elemű, O típusú stb. kötőjel nélkül; OH 411. (helyesírási javítás kézi ellenőrzéssel)
(nincs forrás)
a (4 bites, 3 dimenziós, n elemű, O típusú stb. kötőjel nélkül; OH 411. (helyesírási javítás kézi ellenőrzéssel))
{{kisbetűscím}}{{Nincs forrás|2018 áprilisából}}[[Kép:NP átmenet magyarázattal gif.GIF|thumb|right|277px|PN átmenet szemléltetése]][[Kép:NP átmenet tértöltési zóna gif.GIF|thumb|right|277px|Tértöltési zóna kialakulása a PN átmenet mentén]]
 
A '''p-n átmenet''' egy n- típusú és egy p- típusú [[félvezető]] találkozásánál alakulhat ki. Mivel az átmenet két oldalán eltér a félvezetőpolaritás, ezért más-más lesz a többségi [[töltéshordozó]]. Az n- típusú oldalon az [[Elektron|elektronok]], a p- típusú oldalon az [[Elektronlyuk|elektronlyukak]] vannak többségben. A két anyagi tartomány közötti elektromos kontaktus kialakulása hatására mindkét oldalról töltéshordozók áramlanak a másik oldalra, és részben semlegesítik egymást. Ennek következtében a határfelületen egyensúlyi állapotban töltéshordozóban szegény [[kiürített tartomány]] alakul ki.
 
== A két félvezetőtípus ==
A p-n átmenet például kialakítható úgy, hogy egy félvezető kristály különböző tartományait eltérő szennyezőatomokkal adalékolják, azaz [[Dópolás|dópolják]].
 
* '''N-típus''' esetén a félvezető anyagát a gyártás során elektrontöbblettel rendelkező anyaggal dópolják, ezért ott negatív töltéstöbblet alakul ki (ezért hívjuk n- típusúnak). Mivel a szennyezőatom ebben az esetben szabad elektront ad a mátrixhoz, ezért a szennyezőt [[Donor|donornak]] nevezzük. Ez [[szilícium]] esetén lehet például [[foszfor]], ami 5 [[Vegyértékelektron|vegyértékelektronnal]] rendelkezik, melyből 4 vesz részt a kötésben, az 5. pedig szabad elektronként a vezetési sávba juthat.
 
* '''P-típus''' esetén a félvezetőt elektronhiánnyal rendelkező anyaggal dópolják, ezért ott a negatív töltések hiánya, illetve a szilárdtestfizikai interpretáció szerint [[elektronlyuk]] típusú töltéshordozók túlsúlya alakul ki. Mivel a szennyezőatom elektronokat vesz fel a mátrixból (tehát elektronlyukakat kelt), ezért akceptornak nevezzük. Például a [[Bór|bórnak]] 3 vegyértékelektronja van, mely a szilíciuméánál eggyel kevesebb, így a bórral dópolt szilíciumban elektronlyukak alakulnak ki, melyek a vegyértéksávba juthatnak.
 
Egy p- vagy n- típusú [[félvezető]]nek aránylag jó a vezetőképessége, azonban az átmeneti réteg nem vezet. Ezt a nem vezető réteget [[Kiürített tartomány|kiürülési tartománynak]] nevezik. Ez azért jön létre, mert a két réteg töltéshordozói (n-típusnál az elektronok, p-típusnál az elektronlyukak) kölcsönhatásba léphetnek egymással és rekombinálódhatnak. Az elektron és a lyuk találkozásakor ilyen egyszerű esetben az elektron betölti a lyukat és mindkettő megszűnik. A kiüritett tartomány segítségével érdekes elektronikai alkalmazásokat lehet megvalósítani.
 
Többségi töltéshordozónak az adalékolt anyagnak többségben részt vevő töltéshordozóit nevezzük (tehát n-típus esetén ezek elektronok, míg p-típus esetén az elektronlyukak). A kisebbségi töltéshordozók pedig a másik csoport (n-típus esetén elektronlyukak, p-típus esetén elektronok).
 
== P-n átmenetek felépítése és működése ==
Ha egy n- és egy p- típusú réteget rakunk egymás mellé, akkor az adalékoló atomok eloszlása megváltozik. A p-n átmenet a két különböző adalékolású anyag határán jön létre, és csak néhány mikrométer vastagságú. A két réteg érintkezésénél a töltéshordozók koncentrációkülönbsége miatt a töltések [[diffúzió|diffúziója]] indul meg.
 
A koncentráció különbség miatt a p oldalról az n oldalra megindul a részecskék vándorlása [[diffúziós áram]], és középen, a tértöltési zónában rekombinálódnak. Miután a szabad töltések elvándoroltak, a helyhez kötött töltések egy E diffúziós potenciált hoznak létre. A kisebbségi töltéshordozók pedig [[driftáram]]ot hoznak létre a kiürített részbe való vándorlással. Ezek között energiaegyensúly alakul ki. Először a p-n átmenet közvetlen közelében lévő többségi töltéshordozók áramlanak a másik oldalra és rekombinálódnak. Ebből viszont az következik, hogy a PN átmenet két oldalán kialakul a kiürített tartomány, amelyből a töltéshordozók elfogytak.
 
=== Nyitóirányú előfeszítés ===
Azt nevezzük nyitóirányú előfeszítésnek, amikor a p- típusú részre pozitív, az n- típusú részre pedig negatív [[elektromos feszültség|feszültség]]et kapcsolunk.
 
Így a p- típusú rétegben lévő lyukak és az n- típusú rétegben lévő elektronok a kiürülési réteg felé mozdulnak a taszító erő miatt, csökkentve ezzel a kiürülési tartomány vastagságát és csökkentve a potenciálgátat, ami a kiürülési tartomány miatt jött létre. Az előfeszítést (a feszültséget) növelve a kiürülési tartomány olyan vékonnyá válhat, hogy a töltéshordozók át tudnak menni rajta és így az összeállítás ellenállása nagyon lecsökken, megindul a töltésáramlás. (Ha az elektron átjut a kiürülési tartományon a p- típusú rétegbe, akkor ott nem rekombinálódik, hanem eljut a feszültségforrásig.)
 
=== Záróirányú előfeszítés ===
Záróirányú előfeszítésről akkor beszélünk, ha a p- típusú részre negatív, az n- típusú részre pedig pozitív feszültséget kapcsolunk.
 
Ilyenkor a p- típusú tartomány töltéshordozói (lyukak) távolodnak a kiürülési rétegtől, hisz a negatív pólus vonzza őket, és hasonlóan távolodnak a kiürülési rétegtől az n- típusú tartomány töltéshordozói (elektronok) is. Így megnövekszik a kiürülési tartomány vastagsága, illetve nő az átmenetnél fellépő potenciálgát, így jelentősen nő az összeállítás elektromos ellenállása. Ha az előfeszítés elér egy kritikus értéket, a p-n átmenet megszűnik (ezt a jelenséget letörésnek nevezik) és megindul a töltések áramlása.
 
== Kapcsolódó szócikkek ==
168 346

szerkesztés