Область збіднення

Область збіднення — область просторового заряду, що виникає в легованому напівпровіднику при контакті з металом або з іншим напівпровідником.

У випадку p-n переходу виникають дві області збіднення протилежного заряду обабіч переходу. У випадку контакту між металом і напівпровідником () область збіднення виникає лише в напівпровіднику. Область збіднення виникає тоді, коли рівень Фермі металу лежить нижче за рівень Фермі напівпровідника.

Фізична природа

При контакті різних матеріалів виникає контактна різниця потенціалів. Її причиною є виникнення подвійного зарядженого шару в області контакту. Якщо в металі шар поверхневого заряду дуже тонкий (атомних розмірів), то в напівпровіднику, де густина носіїв заряду невелика, заряджена область може простягатися на значну віддаль. Носії заряду перебігають з області збіднення на протилежну сторону контакту, залишаючи простір, в якому заряди йонних остовів домішок нічим не скомпенсовані. Саме цей простір є областю просторового заряду.

Ширина області збіднення залежить від контактної різниці потенціалів і від концентрації домішок в напівпровіднику. Вона визначається формулою

${\displaystyle L={\sqrt {\frac {2\varepsilon (-\Delta \varphi )}{qN_{d}}}}}$,

де L — ширина області збіднення, ${\displaystyle \varepsilon }$ — діелектрична проникність напівпровідника, ${\displaystyle \Delta \varphi }$ — контактна різниця потенціалів, q — заряд носія, ${\displaystyle N_{d}}$ — густина домішок в напівпровіднику.

Шириною області збіднення можна керувати, прикладаючи до контакту напругу, що змінює величину ${\displaystyle \Delta \varphi }$.

В області збіднення відбувається напівпровідника.

Контакт, при якому виникає область збіднення має ректифікаційні властивості, тобто односторонню провідність. Прикладення до контакту прямої напруги призводить до зменшення області збіднення і росту струму, прикладення оберненої напруги призводить до зростання області збіднення, в якій немає носіїв заряду, й до зменшення провідності.

Використання

Область збіднення використовується в напівпровідникових приладах, зокрема в польових транзисторах, де її ширина може регулюватися прикладеною до затвора напругою.

Див. також