|
Το Ηλεκτρικό Πεδίο Στην Περιοχή Της Επαφής Δύο Σωμάτων
|
|
Όταν δύο σώματα έλθουν σε στενή επαφή μεταξύ τους, αναπτύσσεται σ' αυτά μια τάση, η οποία λέγεται τάση επαφής. Οφείλεται στο πέρασμα ηλεκτρονίων απ' το ένα σώμα στο άλλο, εξ αιτίας της τάσης των φορέων να περάσουν σε χώρο όπου η συγκέντρωση τους είναι μικρότερη (Διάχυση). Επειδή η πυκνότητα τους στην αρχική περιοχή ελαττώνεται, καταστρέφεται η αρχική ηλεκτρική ουδετερότητα στην περιοχή αυτή, στην οποία πια παραμένουν ακάλυπτα ιόντα. Ανάμεσα στα δύο σώματα δημιουργείται μια περιοχή απογυμνωμένη από ηλεκτρικούς φορείς, η περιοχή φορτίου χώρου ή περιοχή απογύμνωσης. Κατά συνέπεια εμφανίζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ και μέσα στα δύο απογυμνωμένα τμήματα, δεξιά κι αριστερά της γεωμετρικής επαφής.
Η φορά είναι τέτοια που περιορίζει τον παραπέρα διαχωρισμό των φορέων λόγω διάχυσης, δηλαδή αποτελεί ένα ηλεκτρικό φραγμό για τους φορείς που επιχειρούν το πέρασμα στην απέναντι μεριά. Το ύψος του φραγμού αυξάνει όσο περισσότεροι από τους ευκίνητους φορείς φορτίου περνούν στις απέναντι τους περιοχές. Τα αντίρροπα εξελισσόμενα φαινόμενα, η διάχυση και η ανάπτυξη ανασταλτικού ηλεκτρικού φραγμού για κάθε ηλεκτρικό φορέα, οδεύουν σε μια κατάσταση ισορροπίας, στη δεδομένη θερμοκρασία, όπου το ηλεκτρικό πεδίο επαφής που αναπτύχθηκε, διακόπτει πλήρως τις αντίθετης φοράς ροές των ευκίνητων ηλεκτρικών φορέων, λόγω διάχυσης. Το εύρος της περιοχής απογύμνωσης και η ηλεκτρική τάση επαφής είναι χαρακτηριστικά για το ζεύγος των σε επαφή σωμάτων. |
|
Επαφή p-n Ημιαγωγών
|
|
Όταν δημιουργηθεί επαφή μεταξύ δύο ημιαγωγών, τύπου n και p αντίστοιχα, του ίδιου κυρίως υλικού π.χ. Si, τότε, ηλεκτρόνια από το n-Si μεταβαίνουν, με διάχυση στον ημιαγωγό p-Si. Αυτό σημαίνει ότι, στο τμήμα n-Si κι εκεί απ' όπου έφυγαν τα ηλεκτρόνια, παραμένουν θετικά φορτισμένα ιόντα.
Ομοίως, οπές του χώρου p, περνούν, με διάχυση, στην άλλη μεριά αφήνοντας ακάλυπτα τα αντίστοιχα αρνητικά ιόντα του χώρου τους. Έτσι δημιουργείται η περιοχή φορτίων χώρου (space charge region) ή περιοχή απογύμνωσης (depletion region ή depletion layer), δηλαδή, περιοχή απογυμνωμένη από ελεύθερα ηλεκτρόνια και οπές. Το συνολικό μήκος απογύμνωσης W, που περιλαμβάνει τμήμα μέσα στην περιοχή p και αντίστοιχο στην περιοχή n, έχει έκταση από κλάσμα του μm, μέχρι αρκετές δεκάδες μm (π.χ. 0,1 - 10 μm, για το Si), εξαρτώμενη, από το υλικό, τις πυκνότητες των προσμείξεων και την εφαρμοζόμενη τάση. Παρακάτω βλέπουμε παραστατικά την επαφή ημιαγωγών τύπων p και n. Διακρίνεται η περιοχή απογύμνωσης ή περιοχή φορτίου χώρου. Τα θετικά ή αρνητικά ιόντα δημιουργούν το ισχυρό πεδίο της επαφής. |