Механизм образования запирающего слоя

Существует много способов пояснить механизм образования запирающего слоя и его работу. Мы приведем здесь один из самых простых и доходчивых, основанный на только что очерченных особенностях электронной и дырочной проводимости полупроводников.

Предположим, что у нас имеется кристалл полупроводника, у которого дырочная проводимость, а на поверхности которого образована тонкая пленка, имеющая электронную проводимость. Это значит, что в основной массе полупроводника есть атомы, лишенные одного электрона — дырки, а в пленке есть атомы, легко захватывающие лишний электрон. Первые мы будем обозначать кружками со знаком + (плюс), а вторые — кружками со знаком — (минус). Столбик А представляет собой начальный момент после образования пленки. У двух прилегающих к пленке атомов основного полупроводника недостает по электрону. Это — дырки, поэтому они обозначены знаком + (плюс). У двух атомов пленки, прилегающих к основной массе, есть лишние электроны, поэтому они обозначены знаком-(минус). Полностью укомплектованные связи или атомы не имеют обозначения, они нейтральны.

После образования пленки наружный атом основной массы, имеющий положительный заряд, притянет к себе лишний электрон из прилегающего слоя пленки (столбик Б). В результате оба атома станут нейтральными. Как видим, в слое соприкосновения в пленке и основной массе находятся нейтральные атомы, и нет причин для образования свободных электронов (столбик В).

Подведем теперь к полупроводнику напряжение плюсом к пленке, а минусом к массе, как показано знаками 4- и — на рисунке. Электрическое поле будет способствовать движению зарядов. Электрон (-) переместился в пленке в сторону плюса, а дырка второго слоя основной массы захватит электрон из более удаленного атома. Он нейтрализуется, а дырка как бы переместится глубже в толщу массы, в сторону отрицательного полюса приложенного напряжения (столбик D). В результате уже два слоя атомов в месте соприкосновения пленки с массой станут нейтральными.