Región de agotamiento de la unión PN

Así que me tomó un poco entender esto, pero quiero asegurarme de que tengo algunas cosas correctas.

En primer lugar, cuando una estructura cristalina con un lado N dopado y un lado P dopado están en la misma red cristalina, los electrones del lado N van a saltar al lado P en la unión donde se encuentran. .

Cuando saltan, esto crea una carga positiva en el lado N (ya que los electrones se van) y una carga negativa en el lado P (ya que se agregan electrones) y estos 2 lados eran "neutros" antes.

Mis pocas preguntas son con respecto a esto. (Supongamos que no se aplica voltaje)

  1. La región de agotamiento tiene sentido, pero el "equilibrio" con la región de agotamiento: ¿se debe a que la carga negativa en el lado P cerca de la unión se opone a que vengan más electrones? Si es así... ¿cómo es que más "agujeros" no se mueven hacia la región creada negativamente en el lado P... supongo que cómo es que la región creada negativamente no salta por todos lados en el lado P? lado, o para el caso, ¿por qué no saltan más electrones adicionales al lado positivo creado en la parte dopada con N cerca de la unión?

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Como Mire el lado + en la "región cargada en el espacio" ... ¿por qué los electrones no saltan de la región neutra dopada con N? Parece que los electrones libres deberían querer ser atraídos por el lado + de la región cargada en el espacio. ¿O es solo porque el campo eléctrico del lado negativo cerca de la región dopada con P cerca de la unión los está alejando?

  1. Dado que el concepto de "agujeros" simplemente me confunde más, y me gusta pensar en él como un movimiento de electrones (que es lo que es de todos modos, ¿no?)... ¿Qué sucede exactamente cuando la región de agotamiento se expande debido a la polarización inversa? ? Entiendo la polarización directa... los electrones están siendo "FORZADOS" sobre el campo eléctrico opuesto creado por la región de agotamiento. Pero cuando se trata de sesgo inverso, ¿qué está sucediendo "realmente"? Obviamente, los "agujeros" no se están sacando ya que eso no tiene sentido (o es que en realidad los electrones están siendo "empujados" hacia el otro lado por el terminal +), ¿La región de agotamiento se está expandiendo "básicamente" en una dirección, como hacia el lado dopado con P. Dado que los electrones se extraen del lado dopado con P, solo se creará una brecha más grande ... pero ¿por qué no? t electrones del otro lado simplemente saltando de regreso al espacio? ¿O es porque la región cargada negativamente se está llenando más y más hacia el lado dopado con P, que se opone a que lleguen más electrones?

Perdón por las preguntas largas, solo los "agujeros" en movimiento realmente me molestan, ya que imagino que solo fluyen los electrones, ¡y eso tiene más sentido para mí!

Una cosa que me ayuda a "entender" cómo se mueven los agujeros es que visualizo el juego de damas chinas. Una canica es el electrón y los agujeros en el tablero representan los agujeros. Cuando una canica se mueve a un nuevo agujero, deja un agujero atrás. Entonces, cuando un electrón "salta" a un nuevo agujero (digamos de derecha a izquierda), deja un agujero atrás, dando la apariencia de que el agujero se movió de izquierda a derecha, ¡pero solo el electrón se movió en realidad!
@Guill por qué los agujeros no se pueden mover del lado p al lado n. No puedo ver esta forma en el diagrama de bandas de energía. Si tiene la región p a la izquierda y la región n a la derecha, los electrones tendrían que escalar una barrera potencial que va de n a p (mover cuesta arriba). Pero la brecha de valencia es mayor en el lado p que en el lado n. Entonces, me parece que los agujeros disminuirán su energía yendo 'cuesta abajo' hacia el lado n. ¿Por qué es erróneo este entendimiento? Por supuesto que hay un campo eléctrico, pero con solo mirar la curva de las bandas me estoy confundiendo un poco.

Respuestas (1)

Su primera pregunta: ¿por qué los electrones no son atraídos por la región de carga positiva?

Cualquier carga libre se moverá en respuesta a un campo eléctrico creado por alguna distribución de carga. Por eso es importante ver el campo eléctrico en la región.

Bueno, lo primero que debe hacer es averiguar dónde existen los campos eléctricos y dónde no. El campo eléctrico existe solo en la región de agotamiento, no en las regiones 'neutrales' p y n.

Pero luego preguntas ¿por qué? La respuesta es clara si conoces la ley de Gauss. Dice que la divergencia del campo eléctrico es proporcional a la densidad de carga neta. En las regiones neutrales no hay cargas netas (no compensadas) (¿Es un tipo p neutral o cargado? Es neutral. Debido a cada agujero hay un ion aceptor que tiene carga negativa). Por otro lado, en la región de agotamiento hay cargas positivas y negativas no compensadas, y esto crea el campo eléctrico.

A su segunda pregunta, nuevamente, invoque el campo eléctrico: cuando aplica un voltaje que aumenta el campo incorporado, entonces debe tener una mayor cantidad de cargas no compensadas para soportar ese campo. Es por eso que se expande en polarización inversa y se adelgaza en polarización directa.

En realidad, verá, en el equilibrio, el movimiento de electrones y huecos NO cesa. Todavía hay algunos electrones que se difunden hacia el lado p, pero un número igual llega al lado n debido a la deriva: los electrones 'cerca' de la región de agotamiento en el lado p son arrastrados por el campo eléctrico al lado. lado n. Cosas similares valen para los agujeros.

Intente leer Fundamentos de semiconductores de RF Pierret. Es un muy buen libro para principiantes.

En tu última parte, dices que el movimiento no cesa... hablas de movimiento de ida y vuelta, ¿correcto? Usted está diciendo que cerca de los puntos de la región de agotamiento, los electrones todavía van y vienen debido al campo eléctrico... pero no como a través y dentro de las regiones (porque si es así... ¿por qué lo llamamos un ¿region de agotamiento?)
Bien, déjame explicarte un poco más el último punto. El transporte de electrones y huecos se produce debido a dos mecanismos: uno es la DIFUSIÓN, que se produce debido a la diferencia de concentración en el espacio. El otro es el movimiento DRIFT-electron/hole bajo la aplicación de un campo eléctrico.
(Cont.) Los electrones, debido a la difusión, se mueven a través del registro de agotamiento (dep por ahora) hacia el registro p. Los electrones en el lado p cerca del borde del registro dep, debido a la deriva, se mueven a través de la región dep hacia el registro n. No oscilan de un lado a otro en la región de profundidad. Simplemente cancelan numéricamente. (Lo que significa 'cerca' quedará claro cuando estudie más; simplemente délo por sentado ahora que esto sucede. De lo contrario, se confundirá).
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