Номер 2, страница 390 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 117. Электрический ток через контакт полупроводников с разным типом проводимости. Транзисторы. Глава 16. Электрический ток в различных средах - номер 2, страница 390.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Что такое запирающий слой?

Запирающий слой, также известный как p-n-переход или обеднённый слой, — это область в полупроводниковом приборе, возникающая на границе контакта двух полупроводников с разными типами проводимости: p-типа (дырочной) и n-типа (электронной).

Процесс формирования запирающего слоя происходит следующим образом:

1. Контакт материалов. Когда полупроводник p-типа (в котором основными носителями заряда являются положительно заряженные «дырки») приводится в контакт с полупроводником n-типа (где основные носители — отрицательно заряженные электроны), начинается процесс диффузии.

2. Диффузия и рекомбинация. Из-за разницы концентраций электроны из n-области начинают переходить в p-область, а дырки из p-области — в n-область. Встречаясь вблизи границы, электроны и дырки рекомбинируют (взаимно нейтрализуются).

3. Образование обеднённого слоя. В результате рекомбинации в приконтактной области исчезают подвижные носители заряда. В n-области остаются неподвижные положительно заряженные ионы донорной примеси, а в p-области — неподвижные отрицательно заряженные ионы акцепторной примеси. Эта область, обеднённая свободными носителями заряда, и называется запирающим слоем.

4. Внутреннее электрическое поле. Нескомпенсированные неподвижные ионы создают внутреннее электрическое поле E, направленное от положительных ионов в n-области к отрицательным ионам в p-области. Это поле препятствует дальнейшей диффузии основных носителей заряда через границу.

5. Потенциальный барьер. Электрическое поле создаёт разность потенциалов, называемую потенциальным барьером (или контактной разностью потенциалов $U_к$). Этот барьер "запирает" путь для основных носителей заряда, не давая им свободно перемещаться через переход без приложения внешней энергии.

Ключевое свойство запирающего слоя — это его односторонняя проводимость. Он пропускает электрический ток преимущественно в одном направлении (при прямом смещении, когда внешний источник напряжения уменьшает потенциальный барьер) и практически не пропускает в обратном (при обратном смещении, когда внешний источник увеличивает потенциальный барьер). Именно это свойство лежит в основе работы полупроводниковых диодов, транзисторов и других электронных компонентов.

Ответ: Запирающий слой (p-n-переход) — это тонкая область на границе двух полупроводников p-типа и n-типа, лишённая свободных носителей заряда (электронов и дырок) и обладающая высоким электрическим сопротивлением. Он возникает из-за диффузии и последующей рекомбинации носителей заряда. Внутри слоя существует внутреннее электрическое поле, создающее потенциальный барьер, который препятствует («запирает») дальнейшему движению основных носителей заряда и обеспечивает одностороннюю проводимость тока.