2.8.      Контакт полупроводников с одним типом электропроводности

При контакте двух полупроводников с электропроводностью одного типа, но с различными значениями удельной электриче­ской проводимости происходят процессы, аналогичные процессам в p-n-переходе, т.е. носители заряда из области с большей концентрацией диффундируют в область с меньшей концентрацией. В сильнолегированной области нарушается компенсация заряда ионизированных примесей, а в слаболегированной – создается избыток основных носителей заряда (рис. 2.12).

Такие переходы называют изотипными («изо» – одинаковый), в отличие от анизотипных p-n-переходов. В этих переходах также образуются область  пространственного заряда, диффузионное электрическое поле и контактная разность потенциалов. Но в отличие от p-n-перехода в данном случае в слаболегированной области объемный заряд образуется в резуль­тате избыточной концентрации основ­ных носителей заряда.

Переходный слой в полупроводнике между двумя областями с электропроводностью n-типа, обладающими различ­ными значениями удельной электриче­ской проводимости, в котором суще­ствует диффузионное электрическое по­ле, называют электронно-электронным переходом (n-n+-переходом). Знак «+» (плюс) в этих терминах условно означает область с более высокой удельной электрической про­водимостью, т.е. с большей концент­рацией соответствующей примеси.

Аналогичные процессы происходят вблизи границы раздела двух областей полупроводника с электропроводно­стью p-типа. Переходный слой в полу­проводнике между двумя областями с электропроводностью р-типа, облада­ющими различными значениями удель­ной электрической проводимости, в ко­тором существует диффузионное электрическое поле, называют дырочно-дырочным переходом (p-p+-переходом).

Контактная разность потенциалов на п-п+- и p-p+- переходах определяется соотношениями, аналогич­ными выражению (2.3):

;    .

Распределение носителей заряда в п-п+-переходе (рис. 2.12, в) показывает, что в отличие от p-n-перехода в данном случае от­сутствует обедненный слой – слой с меньшей концентрацией основных носителей заряда по сравнению с концентрацией носи­телей заряда в слаболегированной области. При приложении внешнего напряжения к структуре с п-п+-переходом практически все напряжение падает на слаболе­гированной (высокоомной) области. Поэтому высота потенциальною барьера на п-п+-

переходе не зависит от полярности приложенного напря­жения и от его значения. Таким обра­зом, п-п+-переход (и p-p+-переход) имеет малое сопротивление, по срав­нению с сопротивлением слаболегиро­ванной области, и не обладает вы­прямляющими свойствами. Переход, электрическое сопротивление кото­рого не зависит от направления тока в заданном диапазоне значений то­ков, называют омическим переходом.

Другой особенностью п-п+-перехода (и p-p+-перехода) является отсутствие инжекции неосновных но­сителей заряда в слаболегированную область. Действительно, если внешнее напряжение приложено положитель­ным потенциалом к n-области п-п+-перехода, что аналогично прямому включению p-n-перехода, то из п+-области в n-область вводятся электроны, которые являются основными носителями заряда.

Омические и неинжектирующие переходы широко используют в полупроводниковых приборах наряду с выпрямляющими и инжектирующими. Например, структура реального выпрямительного диода имеет вид: ме – p+ – pnn+ – ме.

В этой структуре из пяти переходов выпрямляющими свойствами должен обладать только центральный p-n-переход. Дополнительные сильнолегированные области p+ и n+ введены для уменьшения объемного сопротивления областей полупроводника и для получения более качественных омических контактов с металлическими электродами ме.