17-3. Полупроводниковый вентиль

Полупроводниковый вентиль — прибор, представляющий собой контактное соединение двух полупроводников, одии из которых с электронной проводимостью, а другой с дырочной (рис. 17-3), например германий типа и германий типа .

Рис. 17-3. Полупроводниковый вентиль и его условный знак.

Вследствие большей концентрации электронов в полупроводнике по сравнению с полупроводником будет происходить диффузия электронов из первого полупроводника во второй. Аналогично будет происходить диффузия дырок в полупроводник . В тонком пограничном слое полупроводника возникает положительный объемный заряд, в пограничном слое полупроводника — отрицательный заряд. Между разноименными заряженными слоями возникает разность потенциалов — потенциальный барьер — и образуется электрическое поле напряженностью препятствующее дальнейшей диффузии, которая прекратится при равенстве сил электрического поля и сил, вызывающих диффузию. Тонкий пограничный слой, обедненный основными носителями зарядов и обладающий большим сопротивлением, называют запирающим слоем или -переходом.

Соединив положительный зажим источника питания с металлическим электродом полупроводника , а отрицательный зажим — с электродом полупроводника , получим в приборе внешнее электрическое поле направленное навстречу полю - -перехода; под действием внешнего поля электроны и дырки будут двигаться навстречу друг другу (рис. 17-4). При таком движении электронов и дырок число основных носителей заряда в переходном слое возрастает, а объемный заряд уменьшится, следовательно, уменьшится потенциальный барьер и сопротивление переходного слоя.

Таким образом, в цепи установится ток называемый прямым, который будет значительным даже при относительно небольшом напряжении источника питания.

Поменяв присоединение полюсов источника питания к вентилю (рис. 17-5), подучим внешнее поле одного направления с полем -перехода и, следовательно, усиливающим его. Теперь поле еще больше будет препятствовать прохождению основных носителей заряда через запирающий слой.

Рис. 17-4. Включение вентиля в прямом направлении.

Рис. 17-5. Включение вентиля в обратном направлении.

Кроме того, внешнее поле вызовет движение электронов в -полупроводнике и дырок в -полупроводнике в противоположные стороны от запирающего слоя. Этй повлечет за собой увеличение объемного заряда, потенциального барьера и сопротивления запирающего слоя. Ток называемый обратным, весьма мал и в ряде практических случаев может считаться равным нулю.

Итак, контактное соединение двух полупроводников с разными проводимостями обладает явно выраженной односторонней проводимостью, т. е. является вентилем. Условный знак вентиля показан на рис. 17-3.

Отношение прямого тока к обратному току при одном и том же напряжении называется коэффициентом выпрямления: