Cấu tạo của nối p n

Cấu tạo của nối P-NBởi: Trương Văn Tám Hình sau đây mô tả một nối P-N phẳng chế tạo bằng kỹ thuật Epitaxi: Trước tiên, người ta dùng một thân Si-n+ nghĩa là pha khá nhiều nguyên tử cho..

Cấu tạo của nối P-N

Bởi:

Trương Văn Tám Hình sau đây mô tả một nối P-N phẳng chế tạo bằng kỹ thuật Epitaxi:

Trước tiên, người ta dùng một thân Si-n+ (nghĩa là pha khá nhiều nguyên tử cho) Trên thân này, người ta phủ một lớp cách điện SiO2và một lớp verni nhạy sáng Xong người

ta đặt lên lớp verni một mặt nạ có lỗ trống rồi dùng một bức xạ để chiếu lên mặt nạ, vùng verni bị chiếu có thể rửa được bằng một loại axid và chừa ra một phần Si-n+, phần còn lạivẫn được phủ verni Xuyên qua phần không phủ verni, người ta cho khuếch tán những nguyên tử nhận vào thân Si-n+ để biến một vùng của thân này thành Si-p Sau cùng, người ta phủ kim loại lên các vùng p và n+ và hàn dây nối ra ngoài Ta được một nối P-N có mặt nối giữa vùng p và n+ thẳng

Khi nối PN được thành lập, các lỗ trống trong vùng P khuếch tán sang vùng N và ngược lại, các điện tử trong vùng N khuếch tán sang vùng P Trong khi di chuyển, các điện tử

nối trong đó chỉ có những ion âm của những nguyên tử nhận trong vùng P và những ion dương của nguyên tử cho trong vùng N các ion dương và âm này tạo ra một điện trường

Ej chống lại sự khuếch tán của các hạt điện, nghĩa là điện trường Ei sẽ tạo ra một dòng điện trôi ngược chiều với dòng điện khuếch tán sao cho dòng điện trung bình tổng hợp triệt tiêu Lúc đó, ta có trạng thái cân bằng nhiệt Trên phương diện thống kê, ta có thể coi vùng có những ion cố định là vùng không có hạt điện di chuyển (không có điện tử

tự do ở vùng N và lỗ trống ở vùng P) Ta gọi vùng này là vùng khiếm khuyết hay vùng hiếm (Depletion region) Tương ứng với điện trường Ei, ta có một điện thế V0ở hai bên mặt nối, V0được gọi là rào điện thế

Lấy tích phân 2 vế từ x1đến x2và để ý rằng tại x1 điện thế được chọn là 0volt, mật độ

lỗ trống là mật độ Ppo ở vùng P lúc cân bằng Tại x2, điện thế là V0 và mật độ lỗ trống

là Pnoở vùng N lúc cân bằng

Mà:

Nên:V0= V Tlog(PP o

Pn o)

Hoặc:V0= KT e log(NDNA

n i2 )

Tương tự như trên, ta cũng có thể tìm V0 từ dòng điện khuếch tán của điện tử và dòng điện trôi của điện tử

Thông thường

nếu nối P-N là Si

volt nếu nối P-N là Ge

Với các hợp chất của Gallium như GaAs (Gallium Arsenide), GaP (Gallium Phospho), GaAsP (Gallium Arsenide Phospho), V0thay đổi từ 1,2 volt đến 1,8 volt Thường người

ta lấy trị trung bình là 1,6 volt