Cấu tạo của nối p n

Cấu tạo của nối P-N

Cấu tạo của nối P-N
Bởi:
Trương Văn Tám
Hình sau đây mô tả một nối P-N phẳng chế tạo bằng kỹ thuật Epitaxi:

Trước tiên, người ta dùng một thân Si-n+ (nghĩa là pha khá nhiều nguyên tử cho). Trên
thân này, người ta phủ một lớp cách điện SiO2 và một lớp verni nhạy sáng. Xong người
ta đặt lên lớp verni một mặt nạ có lỗ trống rồi dùng một bức xạ để chiếu lên mặt nạ,
vùng verni bị chiếu có thể rửa được bằng một loại axid và chừa ra một phần Si-n+, phần
còn lạivẫn được phủ verni. Xuyên qua phần không phủ verni, người ta cho khuếch tán
những nguyên tử nhận vào thân Si-n+ để biến một vùng của thân này thành Si-p. Sau
cùng, người ta phủ kim loại lên các vùng p và n+ và hàn dây nối ra ngoài. Ta được một
nối P-N có mặt nối giữa vùng p và n+ thẳng.
Khi nối PN được thành lập, các lỗ trống trong vùng P khuếch tán sang vùng N và ngược
lại, các điện tử trong vùng N khuếch tán sang vùng P. Trong khi di chuyển, các điện tử
và lỗ trống có thể tái hợp với nhau. Do đó, có sự xuất hiện của một vùng ở hai bên mối
1/4


Cấu tạo của nối P-N

nối trong đó chỉ có những ion âm của những nguyên tử nhận trong vùng P và những ion
dương của nguyên tử cho trong vùng N. các ion dương và âm này tạo ra một điện trường
Ej chống lại sự khuếch tán của các hạt điện, nghĩa là điện trường Ei sẽ tạo ra một dòng
điện trôi ngược chiều với dòng điện khuếch tán sao cho dòng điện trung bình tổng hợp
triệt tiêu. Lúc đó, ta có trạng thái cân bằng nhiệt. Trên phương diện thống kê, ta có thể
coi vùng có những ion cố định là vùng không có hạt điện di chuyển (không có điện tử
tự do ở vùng N và lỗ trống ở vùng P). Ta gọi vùng này là vùng khiếm khuyết hay vùng
hiếm (Depletion region). Tương ứng với điện trường Ei, ta có một điện thế V0 ở hai bên

mặt nối, V0 được gọi là rào điện thế.

2/4


Cấu tạo của nối P-N

Lấy tích phân 2 vế từ x1 đến x2 và để ý rằng tại x1 điện thế được chọn là 0volt, mật độ
lỗ trống là mật độ Ppo ở vùng P lúc cân bằng. Tại x2, điện thế là V0 và mật độ lỗ trống
là Pno ở vùng N lúc cân bằng.

Mà:

Nên: V0 = VTlog

Hoặc: V0 =

( )
PP

o

Pn

o

( )

N DN A
KT

log
e
n2
i

3/4


Cấu tạo của nối P-N

Tương tự như trên, ta cũng có thể tìm V0 từ dòng điện khuếch tán của điện tử và dòng
điện trôi của điện tử.

Thông thường

nếu nối P-N là Si

volt nếu nối P-N là Ge
Với các hợp chất của Gallium như GaAs (Gallium Arsenide), GaP (Gallium Phospho),
GaAsP (Gallium Arsenide Phospho), V0 thay đổi từ 1,2 volt đến 1,8 volt. Thường người
ta lấy trị trung bình là 1,6 volt.

4/4