PN SPOJ• Formiran PN spoj predstavlja fizički jedinstven komad poluprovodnika

koji je u jednom delu zapremine dopiran pretežno akceptorima (P tip), a u drugom pretežno donorima (N tip).

• Takva struktura predstavlja osnovni element za izgradnju poluprovodničkih komponenata koje mogu posedovati jedan ili više PN spojeva

• Spoj provodnika sa PN spojem treba da bude takav da kontaktni potencijal poluprovodnika i metala bude mali i nezavisan od smera proticanja struje. Takav spoj naziva se omski kontakt.

P N

z

x

KA

x=0lP lN

PN spojevi danas se realizuju

uglavnom na dva načina:• Difuzijom (na 1000C) se na podlogu unose atomi iz

gasovitog stanja• Jonskom implantacijom (bormbardovanje jonima

primesa u vakuumu)

Difuzija je fizički proces kretanja čestica sa mesta veće

koncentracije na mesto manje koncentracije.

Kod PN spoja dolazi do difuzije

većinskih nosilaca: • Elektroni kao većinski nosioci u N delu poluprovodnika

prelaze u P deo• Šupljine kao većinski nosioci prelaze iz P dela u N deo• Formira se oblast sa negativnim jonima na P strani zbog

prelaska šupljina na N stranu (ostane višak elektrona)• Formira se oblast sa pozitivnim jonima na N strani zbog

prelaska šupljina na P stranu (ostane višak šupljina)

Oblast u neposrednoj okolini dodira poluprovodnika P i N tipa naziva se oblast prostornog tovara

• Formirani prostorni tovar teži da svojim električnim poljem zaustavi proces difuzije koja ga je stvorila

• Tako se dolazi u dinamičku ravnotežu u kojoj je veličina prostornog

tovara konstantna

x

+

-

qND

-qNA

lN

lP

Ako je poluprovodnik uniformno dopiran, sledi da je NDlN=NAlP

što znači da se oblast prostornog tovara širi u manje dopirani deo poluprovodnika

lNlP

=NA

ND

Direktno polarisan PN spoj• Direktna polarizacija PN spoja se postiže dovođenjem P dela na pozitivan, a N dela na negativni

elektični potencijal. Time se spoljni napon dovodi u opoziciju sa električnim poljem prostornog tovara, što omogućava prolaz većinskih nosilaca kroz PN spoj (oblast prostornog tovara se sužava)

Inverzno polarisan PN spoj• Inverzna polarizacija PN spoja se postiže dovođenjem P dela na

negativan električni potencijal, a N dela na pozitivan. Na taj način se prostorni tovar širi i dodatno otežava prolazak glavnih nosilaca naelektrisanja kroz PN spoj.

Naponski proboj PN spoja

• destruktivan (lavinski)• nedestruktivan (Cenerov)

Proboj je pojava naglog povepovećanja struje inverzno Polarisanog PN spoja pri dovoljno velikim INVERZNIM naponima

Proboj može biti:

Destruktivan proboj pretvara PN spoj:

• ili u kratak spoj

• ili u otvorenu vezu

(nema pravila)

Lavinski proboj

Lavinski proboj se odvija pod dejstvom jakog električnog polja koje ubrzava slobodne elektrone pri prolasku kroz oblast prostornog tovara. Dovoljno ubrzan elektron može da udari u atom koji je u kristalnoj rešetki i oslobodi nove nosioce:elektron i šupljinu. Ako elektron koji se oslobodi ovim udarom ima dovoljnu energiju,onda on može da nastavlja ovaj proces, slično lavini. Napon pri kome dolazi do proboja zove se probojni napon (Brakdown Voltage BV)

Cenerov (Zener) proboj

Cenerov (Zener) proboj se odvija u uslovima velike koncentracije primesa. Tada se u oblasti prostornog tovara, pri niskim naponima inverzne polarizacije stvara jako lokalno električno polje zbog velike gustine nekompoenzovanih jona primese. To dovodi do razgradnje valentnih veza i generisanje novih slobodnih elektrona i šupljina. Nastupa pri niskim naponima i ima negativan temperaturni koeficijent.