Что такое переход p-n и как он образуется в полупроводниках?

Переход p-n — это граница между слоями полупроводника с типом проводимости p (от «позитивный») и типом проводимости n (от «негативный»). Он образуется путем соединения двух полупроводников с разными типами проводимости.

Полупроводники состоят из атомов, у которых валентные электронные оболочки могут иметь лишние или недостаточные электроны для полной насыщенности. В полупроводниках с типом проводимости p, таких как кремний или германий, используется примесь с атомами, имеющими меньше электронов, чем полупроводниковый материал. Это приводит к образованию «дырок» — технического термина для обозначения отсутствия электронов в валентной зоне.

В полупроводниках с типом проводимости n, примеси добавляются таким образом, чтобы создать избыток электронов. Это можно достичь, добавив атомы с дополнительными электронами, например, фосфор или арсен.

При соединении слоя полупроводника с типом проводимости p и слоя с типом проводимости n образуется переход p-n. В этом переходе электроны из области с типом проводимости n диффундируют (перемещаются) в область с типом проводимости p, заполняя «дырки» валентной зоны. Это приводит к образованию зоны, называемой переходной областью, где электроны и «дырки» рекомбинируют (взаимно аннигилируются).

Переход p-n обладает важными свойствами, такими как выпрямление тока, который позволяет использовать его в электронике для создания диодов и транзисторов. Приложение напряжения к переходу p-n может изменять его проводимость и электрические свойства, что делает его важным элементом во многих электронных устройствах.