Слой обеднения
Cлой обедне́ния (обеднённый, истощённый слой) — в физике полупроводников, слой на границе двух материалов с пониженной, по сравнению с равновесной, концентрацией основных носителей. В области обеднения практически остаются только ионизированные донорные или акцепторные примеси, создающие объёмный заряд.
Примером структур, в которых при определённых условиях образуются слои обеднения, могут служить p-n-переходы, или гетерограницы полупроводников с разными ширинами запрещённых зон, или контакт металл-полупроводник.
На границе металл-диэлектрик можно также получить обеднённый слой при приложении электрического поля, что является основным физическим принципом работы полевого транзистора.
При контакте двух различных полупроводников, или полупроводника с металлом в пограничных слоях возникают потенциальные барьеры, а концентрации носителей заряда внутри этих слоев могут сильно изменяться по сравнению с их значениями в объёме. Свойства приконтактных слоев зависят от приложенного внешнего напряжения, что приводит к нелинейности вольт-амперной характеристики контакта. Нелинейные свойства используются для выпрямления электрического тока, для преобразования, усиления и генерации электрических колебаний.
На границе металл-полупроводник электроны из полупроводника переходят в металл, создавая некоторую плотность тока а электроны металла — в полупроводник, с плотностью тока Эти токи в общем случае не равны по величине. Если, например, то полупроводник будет заряжаться отрицательно, а металл положительно до тех пор, пока оба тока не скомпенсируют друг друга. В установившемся состоянии края энергетических зон могут оказаться изогнутыми в сторону меньшей энергии, и концентрация электронов в приконтактном слое будет больше, чем в объёме (обогащённый слой). В противоположном случае установившееся искривление зон приведет образованию обеднённого приконтактного слоя.
Толщина обеднённого слоя возрастает с увеличением приложенного обратного напряжения, при этом также растет полная величина заряда, сосредоточенного в слое. Отсюда следует, что контакт обладает определённой ёмкостью, которая получила название зарядной ёмкости[1].