Site Loader

Содержание

Что такое p-n переход, для чего он нужен и как работает

Рубрика: Статьи про радиодетали Опубликовано 10.09.2020   ·   Комментарии: 0   ·   На чтение: 11 мин   ·   Просмотры:

Post Views: 768

Глобально p-n переход – это основа всей современной электроники. И в этой статье мы подробно разберёмся что это за переход, для чего он нужен и как работает.

Атомы и ковалентная связь

Для начала давайте разберемся на уровне атомов что и как работает. Это будет небольшое предисловие.

Вся материя состоит из молекул, а молекулы в свою очередь из атомов. И у каждого атома есть протоны, нейтроны и электроны.

Протоны образуют с нейтронами ядро, в котором их равное количество.

Исключение — это водород у которого есть только один протон в ядре, без нейтрона.


Вокруг ядра находятся орбиты электронов (кстати, сейчас принято считать, что это облако электронов). Между ними действуют сильные и слабые силы, которые являются основой атомов.

Далее на изображениях не будем указывать протоны и нейтроны для простоты восприятия.

Конечно, можно погрузиться и дальше, что есть мезоны, кварки и другие фундаментальные частицы. А еще, что на электронных оболочках атомов электроны распределены в виде «газа» и их не получится точно обнаружить, только с определенной долей вероятности. Однако, это не обязательно знать для понимания принципов работы общей цифровой электроники.

Достаточно просто принять тот факт, что есть атомы, у которых присутствуют ядра с положительным зарядом, а вокруг этого ядра находятся орбиты с электронами.

Электроны и протоны имеют противоположные знаки.

В электрически нейтральном атоме количество электронов и протонов одинаково. Все электроны распределены по разным уровням. Кто ближе к ядру – по два электрона, следующий уровень по 4 электрона и так далее. Но если по какой-либо причине атом теряет электрон, то такой атом становится положительным ионом.

Ему не хватает электрона на своей внешней электронной орбите, которая называется валентным уровнем. С валентного уровня у атома проще «забрать» электрон. А такие электроны, которые находятся на валентном уровне, называются валентными электронами.

Положительный ион (атом, у которого не хватает электронов) будет со знаком +, так как у него дефицит электронов, и он будет притягивать или притягиваться к свободному электрону (зависит от среды).

Все атомы в молекулах соединены друг с другом на валентном уровне, то есть при помощи ковалентной связи.

На валентном уровне связь ядра с электронами намного меньше, чем на других, поэтому атомы могут образовывать материю, соединяясь с другими атомами. Так и получаются химические реакции и соединения атомов друг с другом.

Полупроводники и кристаллическая решетка

Теперь плавно переходим к полупроводникам. У полупроводников, таких как кремний (Si) и германий (Ge) на ковалентном уровне есть по 4 электрона.

Не путайте кремень и кремний. Кремень – это минерал, а кремний – это химический элемент, который был открыт в 1810 году.

Особенность полупроводников заключается в том, что их атомы друг с другом образуют парные связи.

Допустим, есть атом кремния. У него 4 электрона на валентном уровне. Если к нему присоединить еще 4 атома кремния, то получится кристаллическая решетка. 4 атома связаны друг с другом 4 своими электронами.

На картинке показана связь атомов в плоскости. В реальности она естественно, находится не в одной плоскости, а в пространстве.

То есть, каждый атом может образовывать устойчивую связь друг с другом, по 4 штуки с каждой стороны и плоскости.

Особенность полупроводников заключается в том, что эта кристаллическая решётка очень устойчива.

Кстати, проводимость полупроводников сильно зависит от внешних условий (давление, температура, радиация, свет). Намного сильнее, чем у других материалов. Это все связано с особенностью кристаллической решетки, которая позволят делать солнечные батареи, датчики, камеры и много чего еще.

Итак, атомы полупроводников без примесей электрически нейтральны.

И что самое главное, они все равно будут связаны друг с другом. Общая ковалентная связь позволят им обмениваться друг с другом электронами.

Проводимость полупроводников в нормальных условиях практически такая же, как у диэлектриков, то есть очень низкая.

Проводимость кристаллической решетки с примесями

Свободных электронов в чистом полупроводнике мало, и это объясняет низкую проводимость материала.

Однако, при повышении температуры электроны на валентном уровне получают большую энергию, и могут быстрее покидать свои орбиты. Поэтому материал становится более проводимым при повышении температуры.

И из-за этого полупроводники получили свое название. Это и проводник, и диэлектрик в одном флаконе, который меняет свою проводимость из-за внешних условий.

Донорская примесь и n-тип

Если добавить в кристаллическую решетку кремния атом, у которого 5 валентных электронов, то из-за него в кристалле появятся свободные электроны.

Например, есть атом мышьяка (As) и атомы кремния (Si).

4 валентных электрона мышьяка образуют валентную связь с другими атомами кремния. А вот один электрон будет находится в зоне проводимости. То есть, он станет свободным электроном.

А вот атом мышьяка, который непреднамеренно отдал свой электрон, станет положительным ионом. И несмотря на это, кристаллическая решетка остается стабильной.

Полупроводник с примесью, в котором находятся свободные электроны, называется полупроводником n-типа. Основные носители заряда – свободные электроны. Неосновные – дырки.

Примеси добавляют при помощи легирования. Оно может быть, как металлургическим (повышением температуры, изготовление сплавов), так химическим (ионное и диффузное).

Если подать ток по такому материалу, то свободные электроны из примеси притягиваются положительным потенциалом. А с отрицательного потенциала приходят «новые» электроны, взамен старым, которые ушли к положительному потенциалу.

Акцепторная примесь и p-тип

А что будет, если в полупроводник добавить атом с тремя валентными электронам, например бор (B)?

Тогда три валентных электрона атома бора создадут связь с другими атомами кремния. Однако теперь в кристалле с такой примесью будет не хватать одного электрона.

Это отсутствие электрона называется дыркой. По сути, это положительный потенциал, но для простоты понимания его принято называть дыркой.

Это не ион и не элементарная частица. Это дефицит электрона у атомов. И тот атом, у которого будет не хватать электрона на своей орбите, будет притягивать к себе и свободные электроны, которые оказались в кристалле, и электроны от соседних атомов.

Такая примесь в кристалле также повышает его проводимость. И эта примесь называется акцепторной. То есть, примесные атомы создают дефицит электронов в кристаллической решетке.

Поэтому, такой полупроводник с акцепторной примесью называются p-типом. Его основные носители заряда – дырки. А неосновные – электроны.

Если пустить ток по такому материалу, то к отрицательному потенциалу будет притягиваться дырка к новому поступающему электрону из источника тока. А вот к положительному потенциалу будут уходить электроны, которые находились в кристалле.

Кстати, примесный атом бора получается отрицательно заряженным ионом, поскольку при прохождении тока на его орбите будет не 3 электрона, а 4, что является для него избытком.

Ток неосновных зарядов

Как уже было сказано выше, у p-типа основные носители заряда — это дырки, а у n-типа — это электроны. Неосновные носители соответственно, наоборот. И неосновные носители зарядов тоже участвуют при прохождении тока.

Конечно, неосновных носителей зарядов намного меньше, чем основных, но не стоит их полностью игнорировать, особенно когда речь идет о p-n переходе.

Создание p-n перехода

Что будет, если соединить два кусочка кремния c примесями p-типа и n-типа вместе? Получится p-n переход. Или как его еще называют — электронно-дырочный переход.


Этот переход является разграничительной зоной между p-областью и n-областью.

И особенностью этого перехода является то, что этот переход состоит из ионизированных примесных атомов, которые не позволяют свободным зарядам из двух разных областей соединяться друг с другом. Он образовался от такого явления, как диффузионный ток.

Этот ток возникает при нагреве (изготовлении перехода). Носители зарядов рекомбинируют друг с другом и уравновешивают баланс. Диффузионный ток под воздействием тепла хаотичный, и не имеет упорядоченного направления, если на него не действует вешнее напряжение.

Например, электроны из n-области начинают накапливаться возле положительных ионов примеси, но так как с другой стороны находятся отрицательные ионы n-области, они не могут перейти этот барьер. С дырками ситуация аналогична.

Свободные электроны из n-области не могут перейти в p-область из-за барьера, который создан ионизированными донорскими примесями. Здесь создается электрическое поле, которое действует как барьер для дырок и электронов. И из-за этого в p-n переходе отсутствуют свободные носителя зарядов. Переход их попросту отталкивает от себя с двух сторон.

Кстати, еще одно название барьера – обедненная область.

А в целом, кристалл остается электрически нейтральным. Если бы не было этого барьера, свободные носители заряды уравновесили бы друг друга.

Преодоление потенциального барьера

Чтобы свободные электроны и дырки могли пройти через этот барьер, нужно приложить внешнее напряжение, которое будет превышать напряжение, требуемое для перехода барьера.

Подключим к n-области минус источника тока, а к p-области плюс источника тока. Такое включение называется прямым. Еще n-область в приборах называют катодом, а p-область — анодом.

Напряжение источника должно быть выше, чем то, которое требуется для открытия p-n перехода.

Допустим, потенциальный барьер равен 0,125 Вольт. Чтобы преодолеть его, подключим источник с напряжением 5 В.

Чтобы не перегружать восприятие, на схеме не показаны неосновные носители зарядов.

И благодаря воздействию электрического поля внешнего источника, свободным носителям хватает энергии для того, чтобы перейти этот потенциальный барьер и преодолеть его электрическое поле. Переход подключен с прямым смещением.

Свежий электрон идет с источника, переходит в n-область, далее преодолевает барьер и переходит дырке, где происходит рекомбинация. И далее этот электрон идет на встречу к дырке, которая идет с положительного потенциала, подключенного к p-области. То есть, по p-n переходу проходит электрический ток. Этот ток называют еще диффузионным током или током прямого включения – когда основные носители зарядов упорядочено движутся к внешнему источнику тока.

Аналогична ситуация с дырками. Положительный потенциал внешнего источника, который подключён к p-области, будет забирать электрон, а на его месте появится дырка. Дырка в свою очередь будет двигаться к барьеру и далее к отрицательному потенциалу источника.

Ток, который создается дырками называется дырочным. Соответственно, ток, который создается электронами – электронным.

А на этой схеме переход показан без барьера, но с обратным током.

Неосновные носители зарядов в свою очередь действуют наоборот, от чего и возникает дополнительное сопротивление в p-n переходе.

Обратный ток может быть равен всего нескольким микроамперам.

Обратное включение

Поменяем полярность внешнего источника на противоположную. Минус к p-области, а плюс к n-области. Что же будет происходить с барьером и током зарядов?

Барьер увеличится за счет того, что основные носители зарядов будут притягиваться к внешнему источнику. Увеличится сопротивление потенциального барьера и напряжение его открытия.

Однако, не смотря на все это, через p-n переход будет протекать обратный ток.

Этот обратный ток очень мал, поскольку создается неосновными носителями заряда. Он еще называется дрейфовым током.

Применение p-n перехода

Вот так и работает простой диод, который состоит из p-n перехода. По-простому, p-n переход – это и есть классический диод. И он может работать как при прямом включении, так и при обратном. А вообще, вся современная цифровая техника состоит из p-n переходов.


Транзисторы, тиристоры, микросхемы, логические элементы, процессоры и многое другое основано именно на этом.

Контролируемый лавинообразный пробой

А что будет, если превысить напряжение потенциального барьера? Например, оно равно 7 В. А на схеме источник 5 В. Если подключим источник на 8 В, то наступит лавинообразный ток.

Неосновные носители зарядов будут забирать с собой основные. От части этот процесс контролируем, если не превышать напряжение источника выше, чем может выдержать p-n переход.

Электрический пробой

Если еще больше повысим напряжение, то будет электрический пробой. Эти явления широко используются на практике, например, в качестве стабилизаторов.

Ток не пойдет по цепи пока не будет то напряжение, которое требуется для открытие обратного смещенного p-n перехода.


И электрический пробой контролируется. Стабилитроны (так называются диоды, которые работают в таком режиме) делаются специально с широкими p-n переходами, которые долго работают под постоянными нагрузками.

Тепловой пробой

Но если радиодеталь изначально не рассчитана электрический пробой, то она быстро нагреется и произойдет тепловой пробой. Дырки и электроны получат тепловую энергию, из-за которой барьер полностью разрушится. Переход нагревается и трескается под действием температуры. Это необратимый процесс.

Вообще, когда техника «перегорает» — это и есть явление теплового пробоя, то есть превышение допустимой температуры.


И во время пайки тоже может случиться тепловой пробой. Достаточно немного перегреть деталь и p-n переход будет разрушен.

Соответственно, если пустить по диоду ток, который превышает его пропускную способность, то тоже случится тепловой пробой. Тоже самое касается и рассеиваемой мощности.

Как избавиться от обратного тока

А можно ли избавиться от обратного тока? Для этого в переход добавляют металлические примеси, которые убирают неосновные носители зарядов при обратном включении.

Но и обратный ток можно использовать на практике.

Например, с его помощью реализуются обратная связь, некоторые функции и измерения.

Как еще применяется обратное включение

А еще, обратное включение очень похоже на конденсатор. Взгляните на схему. Это же две обкладки конденсатора, посередине которого есть «диэлектрик». И электронно-дырочный переход обладает емкостью. И это тоже используется на практике. Так называется полупроводниковый конденсатор.

В радиоприёмниках используют вместо подстрочных конденсаторов варикапы. Варикапы легко настроить. Нужно всего лишь подать напряжение обратным смещением определенного значения, для повышения или понижения емкости.

Конечно, это не основное применение p-n перехода. Переход используется во всей цифровой технике по-разному.


Выпрямители, усилители, генераторы, процессоры, солнечные батареи и много другое. И то, что было описано выше про принцип работы p-n перехода – это принцип работы обычного диода.

Итог

Это наиболее простое описание принципа работы p-n перехода. Он бывает разных типов, и в полупроводниках есть физические явления, которые возникают при различных условиях.

Да и изготовление полупроводниковых радиодеталей бывает разным. Полупроводники разделяются на целые классы со своими особенностями. А микропроцессорное производство – это отдельный вид искусства.

Post Views: 768

Что такое P–N переход, объясняем простыми словами | Энергофиксик

Открытие P-N перехода позволило совершить революцию в современной электронике. Без него мы бы с вами никогда не увидели современные компьютеры, телефоны, телевизоры и другие столь привычные нам гаджеты. Так в чем же его суть? В этой статье я постараюсь вам объяснить все это простыми словами без скучных формул и заумных фраз. Итак, приступим.

Что такое P–N переход

Итак, давайте разберемся в принципе работы:

Как вы знаете, кроме проводников и диэлектриков существуют промежуточные материалы под названием полупроводник. И поначалу было непонятно каким образом их можно использовать, но после того как полупроводник пролегировать, то он обретает довольно интересные свойства.

Первым и самым распространенным полупроводниковым элементом является кремний, которого просто огромное количество на нашей Земле (почти 30 % земной коры состоит из этого элемента).

yandex.ru

yandex.ru

Далее идет уже довольно редкий металл как германий (его доля в земной коре порядка 1,5*10-4 %)

yandex.ru

yandex.ru

Учеными было совершено следующее открытие: если в состав кремния добавить мышьяк, то он (кремний) насыщается свободными электронами, а, как известно, материал, в составе которого много свободных электронов является хорошим проводником. Так как электрон имеет отрицательный заряд, то таким образом пролегированный кремний можно считать N (Negative– отрицательный) – проводником. Интересно? Дальше еще интереснее.

Если тот же самый кремний пролегировать таким элементом как индий, то такой проводник обретает просто уникальные свойства. Если в первом случае у нас с вами появились свободные электроны, то вот во втором варианте получаются положительные свободные заряды.

Парадокс в том, что свободных электронов с положительным зарядом нет. Протоны (положительно заряженные частицы) связаны с нейтронами и являются составными частями ядра атома. То есть они не могут переносить положительный заряд. Получается сам заряд есть, а частиц его переносящих просто нет.

Такие частицы принято называть «дырками» с положительным зарядом. И тот полупроводниковый материал, в составе которого много таких «дырок», называется полупроводником P (Positive — положительный) — типа.

Сам по себе кремний P – типа и N – типа бесполезен, а вот если пластины из данного элемента очень плотно прислонить друг к другу, то как раз в месте соприкосновения и возникает пресловутый P–N переход, который и совершил революцию в современной электронике.

Как работает P – N переход

Итак, если не вдаваться в физику самого процесса, то проще говоря, такой переход обладает односторонней проводимостью. Непонятно? Сейчас объясню на примере.

Давайте возьмем самую обычную воронку:

Если мы с вами будем наливать воду со стороны горлышка, то вся вода довольно легко пройдет через воронку, но стоит нам попробовать налить воду через тонкую часть лейки, то лишь малая часть воды пройдет через нее.

Так и с P–N переходом, если мы к стороне с P – переходом подадим плюс от постоянного источника питания, а на N – переход минус, то ток беспрепятственно пройдет через переход, а вот если мы поменяем плюс и минус местами, то ток не пойдет. прям как в самом обычном диоде.

Чтобы это проверить, давайте проведем небольшой эксперимент: возьмем обычный диод, лампочку на 12 Вольт и блок питания и соберем по данной схеме:

Собрав такую схему и включив источник питания, мы с вами увидим, что лампа горит. А это значит, что нет никакого препятствия для протекания тока, но стоит нам с вами поменять полярность питания и лампочка не загорится.

То есть мы с вами наглядно убедились, что диод, в принцип работы которого заложен P-N переход, при прямом включении пропускает ток, а при обратном нет.

Заключение

Надеюсь теперь вам стало более-менее понятно, что такое P-N переход и как он работает, на рассмотренном примере с обычным диодом. Если вам интересна эта тема, то подпишитесь, чтобы не пропустить свежие публикации и оцените статью лайком. Спасибо за ваше внимание!

P-N переход

Добавлено 12 июня 2016 в 17:00

Сохранить или поделиться

Если блок полупроводника P-типа соединить с блоком полупроводника N-типа (рисунок ниже (a)), результат не будет иметь никакого значения. У нас будут два проводящих блока соприкасающихся друг с другом, не проявляя никаких уникальных свойств. Проблема заключается в двух отдельных и различных кристаллических структурах. Количество электронов уравновешивается количеством протонов в обоих блоках. Таким образом, в результате ни один блок не имеет какого-либо заряда.

Тем не менее, один полупроводниковый кристалл, изготовленный из материала P-типа с одной стороны и материала N-типа с другой стороны (рисунок ниже (b)), обладает уникальными свойствами. У материала P-типа основными являются положительные носители заряда, дырки, которые свободно передвигаются по кристаллической решетке. У материала N-типа основными и подвижными являются отрицательные носители заряда, электроны. Вблизи перехода электроны материала N-типа диффундируют через переход, соединяясь с дырками в материале P-типа. Область материала P-типа вблизи перехода приобретает отрицательный заряд из-за привлеченных электронов. Так как электроны покинули область N-типа, та приобретает локальный положительный заряд. Тонкий слой кристаллической решетки между этими зарядами теперь обеднен основными носителями, таким образом, он известен, как обедненная область. Эта область становится непроводящим материалом из собственного полупроводника. По сути, мы имеем почти изолятор, разделяющий проводящие легированные области P и N типов.

(a) Блоки полупроводников P и N типов при контакте не обладают пригодными для использования свойствами.
(b) Монокристалл, легированный примесями P и N типа, создает потенциальный барьер.

Такое разделение зарядов в P-N-переходе представляет собой потенциальный барьер. Этот потенциальный барьер может быть преодолен под воздействием внешнего источника напряжения, заставляющего переход проводить электрический ток. Формирование перехода и потенциального барьера происходит во время производственного процесса. Величина потенциального барьера зависит от материалов, используемых при производстве. Кремниевые P-N-переходы обладают более высоким потенциальным барьером, по сравнению с германиевыми переходами.

На рисунке ниже (a) батарея подключена так, что отрицательный вывод источника поставляет электроны к материалу N-типа. Эти электроны диффундируют к переходу. Положительный вывод источника удаляет электроны из полупроводника P-типа, создавая дырки, которые диффундируют к переходу. Если напряжение батареи достаточно велико для преодоления потенциала перехода (0,6В для кремния), электроны из области N-типа и дырки из области P-типа объединяются, уничтожая друг друга. Это освобождает пространство внутри решетки для перемещения в сторону перехода большего числа носителей заряда. Таким образом, токи основных зарядов областей N-типа и P-типа протекают в сторону перехода. Рекомбинация в переходе позволяет току батареи протекать через P-N переход диода. Такое включение называется прямым смещением.

(a) Прямое смещение отталкивает носителей зарядов к переходу, где рекомбинация отражается на токе батареи.
(b) Обратное смещение притягивает носителей зарядов к выводам батареи, подальше от перехода. Толщина обедненной области увеличивается. Устойчивый ток через батарею не протекает.

Если полярность батареи изменена на противоположную, как показано выше на рисунке (b), основные носители зарядов притягиваются от перехода к клеммам батареи. Положительный вывод батареи оттягивает от перехода основных носителей заряда в области N-типа, электронов. Отрицательный вывод оттягивает от перехода основных носителей в области P-типа, дырок. Это увеличивает толщину непроводящей обедненной области. В ней отсутствует рекомбинация основных носителей; и таким образом, отсутствует и проводимость. Такое подключение батареи называется обратным смещением.

Условное обозначение диода, показанное ниже на рисунке (b), соответствует пластине легированного полупроводника на рисунке (a). Диод представляет собой однонаправленное устройство. Электронный ток протекает только в одном направлении, против стрелки, соответствующем прямому смещению. Катод, полоса на условном обозначении диода, соответствует полупроводнику N-типа. Анод, стрелка, соответствует полупроводнику P-типа.

Примечание: в оригинале статьи предлагается алгоритм запоминания расположения типов полупроводника в диоде. Неуказывающая (Not-pointing) часть условного обозначения (полоса) соответствует полупроводнику N-типа. Указывающая (Pointing) часть условного обозначения (стрелка) соответствует P-типу.

(a) Прямое смещение PN-перехода
(b) Соответствующее условное графическое обозначение диода
(c) График зависимости тока от напряжения кремниевого диода

Если к диоду приложено прямое смещение (как показано на рисунке (a) выше), при увеличении напряжения от 0 В ток будет медленно возрастать. В случае с кремниевым диодом протекающий ток можно будет измерить, когда напряжение приблизится к 0,6 В (рисунок (c) выше). При увеличении напряжения выше 0,6 В ток после изгиба на графике начнет резко возрастать. Увеличение напряжения выше 0,7 В может привести к току, достаточно большому, чтобы вывести диод из строя. Прямое напряжение Uпр является одной из характеристик полупроводников: 0,6–0,7 В для кремния, 0,2 В для германия, несколько вольт для светоизлучающих диодов. Прямой ток может находиться в диапазоне от нескольких мА для точечных диодов до 100 мА для слаботочных диодов и до десятков и тысяч ампер для силовых диодов.

Если диод смещен в обратном направлении, то протекает только ток утечки собственного полупроводника. Это изображено на графике слева от начала координат (рисунок (c) выше). Для кремниевых диодов этот ток в самых экстремальных условиях будет составлять примерно 1 мкА. Это ток при росте напряжения обратного смещения увеличивается незаметно, пока диод не будет пробит. При пробое ток увеличивается настолько сильно, что диод выходит из строя, если последовательно не включено сопротивление, ограничивающее этот ток. Обычно мы выбираем диод с обратным напряжением, превышающим напряжения, которые могут быть приложены при работе схемы, чтобы предотвратить пробой диода. Как правило, кремниевые диоды доступны с напряжениями пробоя 50, 100, 200, 400, 800 вольт и выше. Также возможно производство диодов с меньшим напряжением пробоя (несколько вольт) для использования в качестве эталонов напряжения.

Ранее мы упоминали, что обратный ток утечки до микроампера в кремниевых диодах обусловлен проводимостью собственного полупроводника. Эта утечка может быть объяснена теорией. Тепловая энергия создает несколько пар электрон-дырка, которые проводят ток утечки до рекомбинации. В реальной практике этот предсказуемый ток является лишь частью тока утечки. Большая часть тока утечки обусловлена поверхностной проводимостью, связанной с отсутствием чистоты поверхности полупроводника. Обе составляющие тока утечки увеличиваются с ростом температуры, приближаясь к микроамперу для небольших кремниевых диодов.

Для германия ток утечки на несколько порядков выше. Так как германиевые полупроводники сегодня редко используются на практике, то это не является большой проблемой.

Подведем итоги

P-N переходы изготавливаются из монокристаллического куска полупроводника с областями P и N типа в непосредственной близости от перехода.

Перенос электронов через переход со стороны N-типа к дыркам на сторону P-типа с последующим взаимным уничтожением создает падение напряжения на переходе, составляющее от 0,6 до 0,7 вольта для кремния и зависящее от полупроводника.

Прямое смещение P-N перехода при превышении значения прямого напряжения приводит к протеканию тока через переход. Прикладываемая внешняя разность потенциалов заставляет основных носителей заряда двигаться в сторону перехода, где происходит рекомбинация, позволяющая протекать электрическому току.

Обратное смещение P-N перехода почти не создает ток. Прикладываемое обратное смещение оттягивает основных носителей заряда от перехода. Это увеличивает толщину непроводящей обедненной области.

Через P-N переход, к которому приложено обратное смещение, протекает обратный ток утечки, зависящий от температуры. В небольших кремниевых диодах он не превышает микроампер.

Оригинал статьи:

Теги

PN переходОбучениеЭлектронЭлектроника

Сохранить или поделиться

Образование p-n-перехода (электронно-дырочный перехода) | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Полупроводники мо­гут иметь собственную или примесную про­водимость. Примесную проводимость обоих типов можно создать в одном и том же полупроводниковом веществе. Если, напри­мер, к четырехвалентному силицию ввести пятивалентную примесь, то получим полу­проводник с проводимостью n-типа (основ­ными носителями заряда являются элект­роны). Если же ввести трехвалентную при­месь, то получим полупроводник с прово­димостью p-типа (основными носителями заряда являются дырки).

Чтобы получить электронно-дырочный переход (p-n-переход), нужно в одном и том же кристалле полупроводника образовать то­ненькую границу полупроводника с разными типами проводимости. Проще всего это можно сделать так называемым сплавным методом (рис. 8.16). Здесь показана струк­тура германиевого диода.

Рис. 8.16. Образование p-n-перехода

В качестве основы берут пластинку из монокристалла германия, который имеет про­водимость n-типа. Сверху кладут кусочек трехвалентной примеси, например индия, и нагревают до 450—500 °C.

При этом германий и индий сплавля­ются и после охлаждения получается p-n-переход. Тонкий слой германия обогащается индием, вследствие чего получается про­водимость p-типа. Этот слой в месте кон­такта с германием n-типа образует элект­ронно-дырочный переход (p-n-переход).

К индию и к германию оловом припаи­вают контакты, например из никеля, и диод помешают в металлический или стек­лянный корпус.

Рассмотрим полупроводник, который со­стоит из двух частей, одна из которых имеет проводимость p-типа, а другая — n-типа (рис. 8.17, а).

Рис. 8.17. Как образуется p-n-переход

В p-части основными носителями заряда являются дырки, а в n-части — свободные электроны. Обе части до образования кон­такта между ними были электрически нейт­ральными. При образовании контакта вслед­ствие диффузии небольшое количество сво­бодных электронов из n-части перейдет в p-часть, где есть дырки, и часть из них нейтрализует возле контакта. Дырки, в свою очередь, будут диффундировать из p-части в n-часть, где будут рекомбинировать со сво­бодными электронами.

Таким образом, концентрация свободных электронов и дырок в месте контакта очень уменьшается, поэтому сопротивление этой части полупроводника большое.

Кроме того, n-часть возле контакта с p-частью зарядится положительно, поскольку, во-первых, она утратила часть своих сво­бодных электронов, а во-вторых, к ней пе­решла часть дырок из p-части. В свою оче­редь, p-часть зарядится отрицательно. Элект­рическое поле, которое при этом возникает, препятствует дальнейшей диффузии элект­ронов и дырок (рис. 8.17, б). Материал с сайта http://worldofschool.ru

Рис. 8.18. Как p-n-переход проводит ток

Таким образом, на границе полупровод­ников с разными типами проводимости воз­никает p-n-переход (рис. 8.17, б). Этот пе­реход имеет большое сопротивление, так как очень обедненный на свободные но­сители заряда. И вдобавок в пределах кон­такта возникает электрическое поле, пре­пятствующее дальнейшей диффузии свобод­ных основных носителей заряда.

Если p-n-переход подключить в элект­рическую цепь так, как показано на рис. 8.18, а (p-часть соединить с положительным полюсом источника тока, а n-часть — с от­рицательной), то под действием внешнего электрического поля свободные носители за­ряда будут двигаться к p-n-переходу, концен­трация их на переходе будет возрастать и че­рез переход пойдет значительной силы ток.

Если полярность включения перехода из­менить (рис. 8.18, б), то ширина перехода возрастет, поскольку свободные носители заряда под действием внешнего электричес­кого поля будут двигаться от перехода. Сопро­тивление перехода значительно возрастает, и сила тока в цепи будет незначительной.

На этой странице материал по темам:
  • Как образуется p-n переход

  • Физика p-n перехода

Вопросы по этому материалу:
  • Как получается электронно-дырочный p-n-переход?

  • Что про­исходит в p-n-переходе, если к нему приложить напряжение в определенном направлении? в противоположном?

Электронно-дырочный переход (p-n-переход) — презентация онлайн

Дисциплина «Твердотельная электроника»
Направление «Конструирование и технология
электронных средств»
Профиль «Конструирование и технология
радиоэлектронных средств»
4 семестр, 5 зачетных единиц 180 часов (36×5)
Лекции — 34 часа, лабораторные занятия — 68
часов, самостоятельная работа — 51 час, экзамен
— 27 часов.
Лектор – профессор Тешев Руслан Шахбанович
Основная литература
1.
2.
3.
4.
Гуртов, В.А. Твердотельная электроника: учебное пособие для
вузов / В. А. Гуртов. – 2-е изд., доп. – М.: Техносфера, 2005. – 408 с.
Шалимова, К.В. Физика полупроводников: Учебник. 4-е изд., стер.
— СПб.: Издательство «Лань», 2010. — 400 с.: ил.
Троян, П.Е. Твердотельная электроника. М.: ТУСУР, 2008. — 330 с.
Глазачев, А. В. Физические основы электроники. Конспект лекций
/А. В. Глазачев, В. П. Петрович. – Томск, 2010. – 128 с. : ил.
Дополнительная литература
1.
2.
3.
Лебедев А.И. Физика полупроводниковых приборов. М.: Физматлит,
2008. — 488 c.
О.В. Миловзоров, И.Г. Панков. Электроника. Учебник для вузов 4-е
изд., стер. — М.: ВШ. 2008.
А.Л. Марченко. Основы электроники, уч. пос. для вузов. изд. ДМК
Пресс. 2000.
Тема I. Электронно-дырочный переход (p-n-переход).
1. Свойства электронно-дырочного перехода.
2. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода. Диодная
и диффузионная теория.
3. Барьерная и диффузионная емкости.
4. Инжекция и экстракция неосновных носителей заряда.
5. Распределение концентрации ННЗ у границ ЭДП при
смещениях.
6. Пробой p-n-перехода (туннельный, лавинный и
тепловой).
1. Свойства электронно-дырочного перехода.
Полупроводниковая структура, содержащая две области с различными типами
проводимости, носит название электронно-дырочного перехода или р-n- перехода.
Для создания р-n- перехода, обычно в полупроводниковый монокристалл вводят
донорную и акцепторную примеси так, чтобы в одном кристалле образовались две
граничащие области с различными типами проводимости. Физические свойства
структуры с переходом определяются характером границы между этими областями.
На использовании свойства р-n- перехода основаны принципы работы
большинства полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов, фотодиодов,
фотоэлементов, термоэлементов, светодиодов, инжекционных лазеров и т. д.
Процессы, происходящие в структуре с р-n–переходом
при установлении
равновесия.
Для того, чтобы рассмотреть процессы, происходящие в структуре с
р-n- переходом при установлении равновесия делают следующие
предположения:
1) р-n- переход является резким, т.е. концентрация донорных атомов Nd в nобласти постоянная до границы раздела, а на границе раздела меняется
(уменьшается) скачкообразно. Аналогичным образом изменяется концентрация
акцепторных примесных атомов Na в р- области.
2) Донорные и акцепторные атомы полностью ионизованны. Следовательно,
концентрация основных носителей зарядов в р- и n- областях будет соответственно:
p p N a , nn N d
(1)
Обозначим концентрации неосновных носителей заряда в n- и p- областях
через p и n соответственно.
Очевидно nn>>pn, pn>>np и pp>>np, pn>>np.
3) В структуре n- и р- области полупроводника являются невырожденными и
имеет место термодинамическое равновесие, а следовательно, для каждого из ри п- полупроводников выполняется соотношение:
p p n p ni2 ; nn pn ni2
(2)
ni2 – собственная концентрация п/п.
4) р-n- переход несимметричный, т.е. Na > Nd (рис. 1)
Из вышеизложенного следует, что в области имеется резкий градиент
концентрации электронов и дырок. В результате этого через р-n- переход
наблюдаются диффузионные потоки электронов из n- области в р- область, а
дырок в обратном направлении. При этом в приповерхностной области со
стороны электронного полупроводника образуется положительный объемный
заряд, а со стороны дырочного полупроводника — отрицательный объемный
заряд (рис. 1 а,г). В области геометрической границы раздела между р- и nобластями образуется электрическое поле, направленное от n- области к робласти. Под действием электрического поля в приконтактной области
начинается дрейф неосновных носителей заряда – электронов из дырочной
области в n- область, а дырок из n- области в р- область.
Со
временем
между
диффузионными потоками основных
носителей зарядов и дрейфовыми
потоками
неосновных
носителей
зарядов устанавливается равновесие. В
условиях равновесия устанавливается
такой потенциальный барьер, при
котором число носителей заряда,
переходящих через р-n- переход из nобласти в р-область, равно числу
зарядов, переходящих в обратном
направлении. Следовательно, полный
ток через р-n- переход, при условии
равновесия, равняется 0 на рис.1 ж –
энергетическая зонная диаграмма при
условии равновесия. Величина eφk –
есть высота потенциального барьера в
области р-n- перехода.
При условии равновесия полный
ток через р-n- переход равен 0, т.е.
(n)
( p)
( p)
(n)
jn jn j p j p 0
(3)
Приконтактная область обладает большим электрическим сопротивлением,
так как, диффундируя во встречных направлениях через пограничный слой, дырки и
электроны рекомбинируют друг с другом и поэтому эта область оказывается сильно
обедненной носителями тока. Этот слой и есть р-n- переход.
Полупроводниковые структуры с р-n- переходами бывают симметричные и
несимметричные, резкие и плавные.
Р-n- переход симметричный, если концентрация донорных примесных
атомов Nd в электронной области равна концентрации акцепторных атомов Na
дырочной области.
P-n- переход является несимметричным, если Nd ≠ Na.
P-n- переход называется резким, если в области пространственного заряда
(ОПЗ) концентрация приместных атомов изменяется скачком, если же в ОПЗ
концентрации примесных атомов меняются плавно, то такой р- переход называется
плавным. Для характеристики р-n- перехода применяются следующие параметры:
потенциальный барьер (eφk), равновесная толщина слоя ОПЗ, емкость р-n- перехода.
Величину потенциального барьера eφk, возникающую в р-n- переходе в
следствии различной концентрации носителей заряда в р- и n- областях, можно
определить из следующих соображений: когда в структуре с р-n- переходом
устанавливается термодинамическое равновесие уровни Ферми в р- и n- областях
совпадают, а это приводит к изгибу энергетических зон в области р-n- перехода на
величину равную разности уровней Ферми, когда р- и n- области изолированы. Эта
разность в положении уровней Ферми в полупроводниках р- и n- типа и определяют
величину потенциального барьера (рис.1 ж).
Следовательно,
e k EFp EFn
(4)
Известно, что в невырожденных полупроводниках при условии полной
изоляции примесных атомов выражения для уровня Ферми можно записать так:
E Fn A kT ln
Nc
Nd
(5) – для полупроводника n-типа,
NV
(6) – для полупроводника p-типа.
Na
По статистике электронов в полупроводнике можно записать, что
E Fp A E g kT ln
EFn
nn Nc e kT
(7)
E g E Fp
p p NV e kT
Далее, согласно закону действующих масс, имеем
nn pn p p n p ni2
(8)
(9)
Из формул (4) – (9) можно получить следующие выражения для
потенциального барьера:
e k kT ln( nn p p ni2 )
(10)
e k kT ln nn / n p kT ln p p / pn
(11)
Из (11) следует, что величина потенциального барьера в области р- nперехода, тем больше, чем сильнее легированы р- и n- области и ее
максимальное значение, для невырожденного полупроводника, будет
определяться шириной запрещенной зоны, т. е.
e kmax E g
(12)
Оценка величины потенциального барьера для полупроводниковой
структуры с р-n- переходом из кристалла германия при таких данных Nd=10l6см-3,
pn=1010см-3, Na=pp=1014 см-3, Т=300К, дает следующие значения для eφk =0.25эв.
Как сказано выше, в некоторой области р-n- перехода под действием
контактного поля происходит обеднение основными носителями зарядов nn и рр и
в этой области образуются объемные заряды: положительный объемный заряд
со стороны полупроводника n- типа толщиной xn, отрицательный объемный заряд
со стороны полупроводника р- типа толщиной xр. Общая толщина слоя
пространственного заряда при условии равновесия будет:
d xn x p
(13)
Для того, чтобы выяснить от чего зависит толщина слоя ОПЗ или p-n- перехода
решают уравнение Пуассона вида
d 2 / dx 2 ep p / 0 (14) для области – xp ≤ x
d 2 / dx 2 enn / 0 (15) для области – 0
При следующих граничных условиях
( x p ) 0, d / dx 0 при x = -xp
(16)
( xn ) k , d / dx 0 при x = xn
(17)
Решая уравнения (14) (15) при граничных условиях (16) и (17) получим
распределение потенциала в ОПЗ в виде:
p (epn / 2 0 )( x p x) 2
(18) для области -xp ≤ x
n k (enn / 2 0 )( x n x) 2
(19) для области 0
В областях p-n-перехода функции φ и dφ/dx являются непрерывными, т. е.
p ( 0) n ( 0)
(20)
d p / dx | x 0 d n / dx | x 0
(21)
Из (18) и (19) при условии (21) получим, что
nn x n p p x p
(22)
т.е. объемные заряды в области p-n-перехода равны.
Из граничного условия (20) и формул (18) и (19) получим
(ep p / 2 0 ) x 2p k (enn / 2 0 ) xn2
Отсюда
k
e
2 0
( p p x 2p nn x n2 )
(23)
(24)
Из (22) с учетом (13) получим
pp
xp
xn
nn
d nn p p или d nn p p
(25)
Подставляя значения xn, xp из (25) в (24) получим что
k
e
2 0
d2
nn p p
nn p p
(26)
Отсюда
d
2 0 nn p p
k
e
nn p p
(27)
Формула (27) показывает, что чем выше степени легирования р- и n- областей
полупроводниковой структуры с р-n- переходом, тем меньше толщина ОПЗ. Если
для данной структуры рp>>nn, то из формулы (27) получим
2 0 1
k
e nn
d
(28)
Важным параметром р-n- перехода является барьерная емкость. P-nпереход можно рассматривать как систему двух проводников, разделенных слоем
очень малой концентрации свободных носителей заряда, т.е. слоем диэлектрика.
Двойной электрический слой в области р-n- перехода представляет собой
плоский конденсатор. Если толщина слоя объемного заряда d, площадь перехода
S, то емкость такого конденсатора определяется выражением
C 0 S / d
Подставляя в (29) значения d из (28) получим
CБ S
0e
2
nn p p
(29)
1
nn p p k
(30)
Емкость СБ называют барьерной емкостью p-n-перехода.
В общем случае C Б S
0 e
2
nn p p
nn p p
1
k ± U
(31)
2. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода.
Если к р-n- переходу приложить внешнее напряжение U в прямом
направлении, тогда потенциальный барьер, препятствующий диффузионному
потоку основных носителей зарядов, уменьшается (рис. 2) и происходит
инжекция носителей заряда через пониженный потенциальный барьер.
Инжектированные дырки из p- области в n- область, проникая вглубь
полупроводника рекомбинируют с электронами, при этом уменьшение
количества электронов пополняется за счет поступления из внешней цепи. Таким
образом, одновременно с появлением некоторого количества дырок неосновных носителей заряда в n- области появляется равное количество
электронов — основных носителей заряда в этой области.
Если к p-n- переходу подано смещение в обратном направлении, то
потенциальный барьер увеличивается на величину eU для основных носителей
заряда. При этом равновесие нарушается и уровень Ферми смещается на
величину eU вверх.
При обратном смещении ток через p-n- переход осуществляется только
потоком неосновных носителей зарядов.
Для количественного описания ВАХ p-n- перехода рассматривают два
случая:
1. Случай тонкого перехода, когда носители при прохождении p-n- перехода не
сталкиваются с решеткой и рассеянием можно пренебречь (диодная теория).
2. Случай толстого перехода, когда движение носителей заряда в самом p-n переходе имеет диффузионный характер (диффузионная теория).
При рассмотрении ВАХ p-n — перехода по диодной теории делаются
следующие предположения:
1. Контакты полупроводниковой структуры с p-n — переходом с электродами
являются омическими и находятся на таком расстоянии от p-n — перехода, что
инжектированные в p- и n- областях носители заряда успевают полностью
рекомбинировать и через контакты течет ток основных носителей;
2. Все приложенное напряжение падает на область p-n — перехода, т.е. p- и nобласти сильно легированы, поэтому падением напряжения на этих областях
можно пренебречь;
3. P-n — переход работает в области малых напряжений, т.е. рассматривается
слабый уровень инжекции pn
4. Генерация и рекомбинация внутри области объемного заряда отсутствуют;
5. Рассматривается одномерная и стационарная задача;
6. Полупроводник предполагается невырожденным.
Согласно предположению (2) в структуре с p-n — переходом
процессы происходят таким образом, что за областью перехода электроны и
дырки движутся только вследствие градиента концентрации, т.е. путем диффузии.
I n eSDn dn
|
dx x x p
I p eSD p dp | x xn
dx
(32)
(33),
где Dn и Dp – коэффициенты диффузии электронов и дырок соответственно.
По пункту 4 в области p-n-перехода рекомбинации не происходит, так что
можно записать:
I p | x xn I p | x x p
(34)
I n |x xp I n |x xn
(35)
Следовательно полный ток будет
dp
dn
I eS Dn
| x x p D p
dx
dx
x xn
(36 )
Как видно из (36), для нахождения тока через диод нужно вычислить
концентрацию носителей и их градиенты на границе перехода.
Для нахождения распределения концентрации дырок в n- области и
электронов в p- области решают стационарные уравнения непрерывности с
учетом выше сделанных предположений. Для рассматриваемого случая
уравнение непрерывности имеет вид:
d 2 p / dx 2
d 2 n / dx 2
p pn
0
2
Lp
n np
2
p
L
(37)
0
(38)
Решая уравнения (37) и (38) при граничных условиях вида
p pn exp( eU / kT )
p = pn при x → ∞
при x = 0 (39)
(40)
получим распределение избыточной концентрации электронов и дырок в p- и nобластях соответственно.
x
eU
p p n exp
1 exp
kT
Lp
(41)
x
eU
n n p exp
1 exp
kT
Ln
(42)
из (41) и (42) находим градиенты концентрации в слоях x = Ln, x = -Lp
eU
dp / dx ( p n / L p ) exp
1
kT
eU
dn / dx (n p / Ln ) exp
1
kT
(43)
(44)
используя (12), (13) и (5) получим ток через p-n- переход в виде:
D p pn Dn n p eU
exp
I eS
1
L
kT
L
n
p
(45)
D p p n Dn n p
(46) называют током насыщения или
величину I S eS
L
L
p
n
тепловым током.
Из формул (45) и (46) можно сделать следующие выводы:
1. При прямом смещении на p-n — переходе (U >0) сила тока увеличивается по
экспоненциальному закону;
2. При обратном смещении на p-n — переходе (U
постоянной величине Is;
3. Обратный ток (Is) определяется параметрами неосновных носителей
заряда;
4. Обратный ток образуется дырками (электронами) генерируемыми, в
единице объема полупроводника за 1с в слое шириной xn (хр) у p-n -перехода.
В случае толстого p-n – перехода
(диффузионная
теория)
необходимо
учитывать рекомбинацию в области p-n перехода. Теорию толстого p-n — перехода
можно рассмотреть на простейшем
примере ступенчатого p-i-n – перехода
(рис. 3). В таком переходе имеется два
барьера:
p-i и i-n, которые являются
тонкими. Токи через эти переходы можно
подсчитать по выше рассмотренной
диодной
теории,
а
для
рекомбинационного тока в слое i
диффузионная теория дает следующее
выражение:
Is
eni xi S
eU
exp
1
2kT
где xi – толщина слоя.
(47),
Полный ток через p-i-n- переход будет:
D p p n Dn n p
I eS
Ln
L p
exp eU 1 eni xi S exp eU 1
2kT
kT
(48)
Вольт — амперная характеристика р-n -перехода. Теоретическая и
экспериментальная.
Как видно из рис.3 г ВАХ реального p-n — перехода несколько отличается от
характеристики идеального р-n — перехода. Отличие прямой ветви ВАХ реального
р-n — перехода обусловлено тем, что при выводе уравнения (45) не учитывались
явления генерации и рекомбинации в запирающем слое, а так же сопротивления
RБ объема полупроводника в области базы p-n- перехода. При увеличении
прямого смещения ток вначале растет по экспоненциальному закон, а затем
увеличение тока происходит по линейному закону. Это объясняется тем, что при
больших прямых токах внешнее напряжение значительно превышает контактную
разность потенциалов φk и прямой ток определяется, в основном,
сопротивлением базы p-n — перехода.
Обратный ток в области насыщения IS для реального p-n — перехода больше
теоретического и возрастает при увеличении обратного напряжения. Это связано
с поверхностной проводимостью p-n — перехода и термогенерации носителей
зарядов в запирающем слое p-n — перехода. При некотором значении обратного
напряжения обратный ток резко возрастает т.е. наступает область пробоя p-n перехода. Для реального p-n -перехода ВАХ лучше описывает формула вида:
eв(U IRБ )
I I S exp
1
kT
(49)
где в – коэффициент зависящий от строения p-n- перехода.
IRБ – падение напряжения на базе диода.
3. Барьерная и диффузионная емкости.
Как было отмечено выше р-n — переход в состоянии термодинамического равновесия
при отсутствии внешнего напряжения обладает барьерной емкостью, определяемой
формулой:
S

0
(50)
d
где d – толщина p-n- перехода в равновесном состоянии, ее величина
определяется выражением вида:
2 0 nn p p
d
k
(51)
e
nn p p
Следовательно,
барьерная
емкость
р-n
перехода
термодинамического равновесия и при U = 0 имеет вид:
CБ S
0e nn p p
2
nn p p
k 1
в
условиях
(52)
величина d, а следовательно, и барьерная емкость CБ зависит от величины и
направления внешнего поля. Если на p-n — переход подано обратное смещение, то
это приводит к увеличению высоты потенциального барьера, экстракции
неосновных носителей заряда в области полупроводников прилегающей к р-n переходу и к расширению барьерной емкости.
При наличии внешнего напряжения формулы для d и СБ принимают вид:
d
2 0 nn p p
( k U )
e
nn p p
CБ S
0e nn p p
2
nn p p
( k U ) 1
(53)
(54)
где знак « — » соответствует прямому смещению, а « + » — обратному. Формулы
(2) — (5) справедливы для резкого р-n -переходов d и СБ зависят от профиля
концентрации примесей в области р-n — перехода.
Если к р-n — переходу приложено внешнее напряжение в прямом
направлении, то происходит инжекция неосновных носителей заряда в р- и nобласти. При этом изменение внешнего напряжения приводит к изменению
концентрации
инжектированных
носителей.
Для
нейтрализации
инжектированных носителей заряда в области базы из внешней цепи подходят
заряды противоположных знаков. Эти процессы являются диффузионными и
воспринимаются внешней цепью как изменение емкости. Эту емкость называют
диффузионной емкостью — СД .
При обратном смещении инжекции нет, но диффузионная емкость
проявляется при малых напряжениях за счет экстракции.
Оценка величины диффузионной емкости для р-n -перехода с различной
толщиной базы W приводит к следующим формулам:
1) случай W >> Lp, Ln, в этом случае все инжектированные носители заряда
рекомбинируют в области базы, не достигая электрода. Для данного случая
получена формула

e
( I n n I p p )
2kT
(55)
Диффузионная емкость зависит от времени жизни инжектированных
неосновных носителей заряда в базе р-n — перехода и величины прямого тока.
2) случай W
рекомбенировать, а часть достигает электрода и рекомбинируют на электродах. Для этого
случая получена следующая формула для диффузионной емкости, считая что р-n — переход
несимметричный:

e W 2
I
W
2Dp
k
2kT
(56),
2
W 2D
где
p – среднее время диффузии носителей (дырок) через p- область,
называемая временем пролета, δк – скорость рекомбинации носителей на электроде. В
этом случае емкость зависит от I, W, Dp и δк.
Основные результаты, изложенные выше, и полученные формулы используются
при выполнении следующих лабораторных работ по физике полупроводниковых и
диэлектрических приборов:
1.
2.
3.
4.
5.
Исследование фотодиода и фотоэлемента.
Исследование туннельных диодов.
Исследование выпрямительных диодов.
Исследование стабилитрона.
Исследование биполярного транзистора.
4. Инжекция и экстракция неосновных носителей заряда.
Если к p-n-переходу приложить внешнее напряжение, то через переход начнет
проходить ток.
Рис.4.
Если напряжение приложено плюсом к p- слою, то в этом случае
напряженности диффузионного и электрического полей противоположны по
направлению и суммарная напряженность уменьшается в p-n- переходе, а,
следовательно, уменьшается высота потенциального барьера (рис.4б).
Напряжение такой полярности называется прямым.
Часть основных носителей, обладающие достаточной энергией, сравнимой с
потенциальным барьером и больше могут преодолеть его и перейти через p-nпереход, это приводит к появлению тока через p-n-переход.
Преодолевшие потенциальный барьер основные носители заряда
оказываются в соседней области неосновными. При этом в близи перехода
концентрация неосновных носителей – электронов в p – области, и дырок в n –
области становится больше равновесной (рис. 5а) они диффундируют в глубь
перехода и рекомбинируют там.
Повышение концентрации неосновных носителей заряда в p- и n- областях
при прямых напряжениях называется инжекцией.
Область в которой происходит инжекция называется базой п/п прибора.
Если полярность на p-n- переходе изменить, то напряженность
электрического поля и диффузионного совпадут и потенциальный барьер
увеличится (рис. 4в) для основных носителей. Для неосновных носителей заряда,
т.е для дырок в n- области и для электронов в p- области, потенциальный барьер
в p-n- переходе вообще отсутствует. Неосновные носители будут втягиваться
электрическим полем в p-n- переход и проходить в соседнюю область.
Уменьшение концентрации неосновных носителей при обратных
напряжениях называется экстракцией. Ток при этом незначительный из-за малой
концентрации неосновных носителей в прилегающих к p-n- переходу областях.
Такое включение напряжения называется обратным.
5. Распределение концентрации ННЗ у границ ЭДП при смещениях.
Рассмотрим зависимость концентрации неосновных носителей заряда у
границ электронно – дырочного перехода от внешнего напряжения,
приложенного к p-n- переходу (рис 5). Соотношение между равновесными
концентрациями основных и неосновных носителей зарядов в n – и p –
областях(рис.5в) имеет вид:
n po
n no
p no
e
exp( k )
p po
kT
(57)
Если вместо равновесной высоты потенциального барьера eφk в (57)
подставить высоту потенциального барьера eφk – eU можно получить
концентрацию неравновесных носителей заряда на границе обедненных слоев
np(0) pn(0) (рис.5в)
eU
)
kT
eU
pn(0) = pnoexp( )
kT
np(0) = npoexp(
(58)
(59)
Концентрацию избыточных неосновных носителей заряда на границах
обедненного слоя можно найти вычтя из концентрации на границе их
равновесные значения, т. е.:
eU
n p n p 0 n po n po exp(
) 1
kT
(60)
eU
p n p n 0 p no p no exp(
) 1
kT
(61)
С учетом того, что pno =ni2/ nno , npo = ni2/ ppo , Nd ≈ nno ; Na ≈ ppo поделив (60) на (61)
получим
n p
p n
n no
N
d
p po N a
(62)
Т.к. nno>>ppo n+ — область будет больше инжектировать чем p – область, т.е.
Δnp>Δpn.
В диодах несимметричной конструкции инжекция носит односторонний
характер и главную роль играют носители инжектируемые из
сильнолегированной (низкоомной) области в слаболегированную (высокоомную)
область.
Уровнем инжекции называется отношение
концентрации
избыточных
неосновных
носителей заряда к равновесной концентрации
основных НЗ, т.е
n p (0) n po
p po
(63)
Электроны, инжектированные в p- область,
диффундируя
в
глубь
этой
области
рекомбинируют
с
дырками
(основными
носителями заряда в p- области), в следствии
чего их концентрация постепенно уменьшается
(рис. 5в).
Закон убывания концентрации избыточных
носителей заряда вдоль полупроводника в
стационарных условиях имеет вид.
Δn = n — n0 = Δn0exp(-
X
)
Ln
(64)
Тогда Δnp(x)=np(x) –np или
X
np(x) = npo+ Δnpexp()
Ln
(65)
Рис 5
Модель несимметричного диода: Wn> p.
подставляя значение Δnp из (60) в (65) получим :
np(x)=npo+npo exp(
x
eU
) 1 exp()
Ln
kT
(66)
x
eU
exp(
)
1
exp(- L )
kT
n
(67)
Аналогично для дырок
pn(-x)=pno+pno
Графики функций np(x) и pn(-x) при инжекции приведены на рисунке 5в.
Инжектированные носители создают вблизи перехода избыточные заряды,
которые компенсируются приходящими из p- и n- областей основными
носителями. Поэтому на расстояниях Ln и Lp концентрации основных носителей
заряда pp(x) и nn(x) превышают равновесные (рис.5в).
С приложением к диоду обратного смещения n- и p- области вблизи перехода
обедняются неосновными носителями заряда (рис. 5г). Это объясняется тем, что
электроны в p- области находящиеся на расстоянии диффузионной длины Ln
могут попадать в поле перехода (тепловое движение) и перебрасываться в nобласть. В результате концентрация неосновных носителей заряда в p- области
вблизи перехода снижается.
Аналогичное происходит и с дырками в n- области, поэтому концентрации их
вблизи перехода определяется выражениями:
np(0)=npo exp(-eU/kT)
(68)
pn(0)=pno exp(-eU/kT)
(69)
В направление от границ обедненного слоя концентрация неосновных носителей
заряда возрастает, приближаясь к равновесной. Поэтому аналогично (66) и (67)
получим аналитическое выражение для распределения неосновных носителей
заряда при экстракции
np(x)=npo+npo [exp(-eU/kT-1]exp(-X/Ln)
pn(-x)= pno+pno[exp(-eU/kT)-1]exp(X/Ln)
(70)
(71)
6. Пробой p-n — перехода.
Под пробоем перехода понимают резкое возрастание
тока при достижении обратным напряжением критического
для данного прибора значения. В зависимости от физических
явлений, приводящих к пробою, различают туннельный,
лавинный и тепловой пробои. Туннельный и лавинный пробои
связаны с увеличением напряженности поля в переходе, а
тепловой –
с возрастанием рассеиваемой мощности в
переходе и соответствующим повышением температуры.
Туннельным пробоем p-n–перехода называют
электрический пробой, вызванный квантово — механическим
туннелированием
носителей
заряда
сквозь
тонкий
потенциальный
барьер
без
изменения
энергии.
Туннелирование электронов возможно при условии, если
толщина потенциального барьера δ мала, которая
определяется напряженностью электрического поля, т.е.
наклоном энергетических уровней и зон. Следовательно,
условия для туннелирования возникают только при
определенной напряженности электрического поля или при
определенном напряжении на p-n — переходе – при пробивном
напряжении. Если величина обратного напряжения на
переходе велика и выполняется условие e k eU E g , то
границы зон перекрываются и при некоторой определенной
напряженности
электрического
поля
возможно
туннелирование,
Рис. 6
т.е. электроны из валентной зоны полупроводника p- типа при неизменной
энергии могут переходить в зону проводимости полупроводника n- типа. Это
возможно при определенном напряжении на р-n — переходе, которое называется
пробивным.
Рассчитаем Uпроб резкого, близкого к симметричному, р-n – перехода.
max
eN a x p
0
(72)
С учетом того, что N a x p N d x n и d x p x n формулу (72) можно переписать в
виде:
eN
Nd
max a
d
(73)
0 N a N d
d
2 0 N a N d
( k U )
e
Na Nd
для резкого p-n – перехода при
Подставляя значение
обратном смещении в (73), получим:
2e N a N d
2
max
( k U )
(74)
0 N a N d
При max кр напряжение на переходе будет пробивным, т.е.
0 кр2 N a N d
0 кр2 1
1
k
U проб
k или U проб
2e
Na Nd
2e
Na
Nd
(75)
Из (75) видно, что Uпроб обратно пропорционально концентрации примеси в
первой степени.
Туннельный пробой может происходить только в p-n –
переходах,
изготовленных из полупроводников с большей концентрацией примесей, т.к. для
туннелирования необходимы малая толщина потенциального барьера, а значит,
малая ширина перехода. При малой ширине перехода, ток будет малым и
поэтому пренебрегать φk не следует в (75), т.к. она может быть сравнима с Uпроб.
Если все-таки принять, что k 0 , с учетом того что 1 / e N (75) можно представить
в виде:
U проб
0 p кр2
p
0 n кр2
n
(76)
С
повышением
температуры
у
большинства полупроводников ширина
запрещенной зоны уменьшается, поэтому
пробивное напряжение при туннельном
пробое
уменьшается
с
увеличением
температуры.
Рис 7
Лавинный пробой происходит в достаточно толстых переходах при высоких
обратных напряжениях, когда возникает ударная ионизация и лавинный процесс
умножения носителей заряда. Лавинное умножение носителей заряда
происходит в результате того, что они проходя через выпрямляющий переход при
обратном напряжении, приобретают в сильном электрическом поле на длине
свободного пробега дополнительную энергию, достаточную для образования
новых электронно — дырочных пар посредством ударной ионизации атома в
полупроводнике. Процесс ударной ионизации характеризуют коэффициентами
ударной ионизации αn и αр, которые равны среднему числу пар, генерируемых
одним носителем на 1 см пути. Они очень сильно зависят от напряженности
электрического поля.
m
~ A
m[5…8]
Процесс лавинного умножения происходит не по всей площади перехода
одновременно, а в отдельных областях локализации электрического поля — на
дефектах кристаллической решетки и других неоднородностях. В областях
локализации поля образуются микроплазмы, в которых идет процесс ЛУ.
Микроплазмы нестабильны, что приводит к флуктуациям тока и появлению
шумов лавинного пробоя.
Чтобы охарактеризовать увеличение тока из-за процесса ударной ионизации
в выпрямляющем переходе, вводят коэффициенты лавинного умножения Мn и
Мр , которые показывают отношение тока данных носителей заряда, выходящих
из перехода, к току тех же носителей, входящих в переход.
Обычно считается , n p а значит M n M p M
При M наступает пробой.
Для расчета связи М и α воспользуемся уравнением непрерывности для
электронов
n 1
divjn Rn G n
(77)
t e
n
0
При установившемся процессе t
, можно пренебречь рекомбинацией
в p-n – переходе при большом обратном напряжении, т.е. Rn = 0. Тогда
1 dj n
(78)
Gn
e dx
Если выделить единичный объем, то каждый проходящий через этот объем
носитель образует в нем количество носителей равное коэффициенту ионизации
α, а в единицу времени через рассматриваемый объем проходит j /е носителей.
Тогда с учетом генерации в результате ионизации атомов электронами и дырками
получим:
jp
jn
Gn G p
(79)
e
e
Подставляя (79) в (78) имеем:
dj n
( j n j p ) j
dx
(80)
Граничными условиями будут
При x = 0
x=d
j n (0) Mj n (d ) j p (0) j p 0
j n j n (d ) j p j p (d )
(81)
dj n
j n (d ) M (82) или dj n Mj n (d )dx (82`)
dx
0
Mjn ( d )
dj
n
Mj n (d )
dx
(83) или
d
jn ( d )
0
Mjn (d ) jn (d ) Mjn (d ) dx (84)
d
0
d
1
1
1
dx 1
dx (85) связь между коэффициентом лавинного
M d
M 0
размножения с коэффициентом ударной ионизации.
Так, как при M наступает пробой, то условием лавинного пробоя будет
d
dx 1
0
(86)
Учитывая, что ~ A , можно подставить значение напряженности ε для
резкого несимметричного n+-p – перехода, а затем α в (83), то можно получить
m
M
1
1 (U / U проб ) b (86), где b изменяется от 3 до 6 и зависит от профиля легирования.
Пробивное напряжение можно представить в виде
U проб B1
1
B a
Nk
(87)
B и а – эмпирические коэффициенты различные, даже для диодов из одного
и того же материала с разными резкими p-n – переходами. Это связано с
различными подвижностями.
Si: p+- n – Uпр = 96ρ0,78; n+- p – Uпроб = 49ρ0,78
Ge: p+- n – Uпр = 100ρ0,8; n+- p – Uпроб = 55ρ0,8
С повышением температуры уменьшается длина свободного пробега
носителей заряда, а значит и энергия, которую может приобрести носитель, на
этой длине и её уже недостаточно для ионизации атома полупроводника.
Следовательно повышение температуры приводит к увеличению пробивного
напряжения при лавинном пробое.
Соотношение между туннельным и
лавинным пробоем может быть оценено
с помощью следующего эмпирического
правила.
Рис 8
1. Если пробой происходит при U пр
2. U пр
3.
4 E g
e
6 Eg
e
U
4 Eg
e
, то механизм туннельный
– лавинный
6 E g
e
– действуют оба механизма
В кремниевых диодах
U n 20в
– лавинный пробой;
5 U 20 20в Un 5в – смешанный (Л.П. и Т.П.)
Un 5в – туннельный пробой.
Явление теплового пробоя связано с тем, что при
прохождении обратного тока в р-n – переходе выделяется
определенное количество тепла. Если оно превосходит
количество тепла, отводимое от р-n –
перехода,
температура перехода начнет повышаться, что приведет к
увеличению концентрации носителей заряда и росту
обратного тока. Это еще больше увеличит количество
выделяемого тепла, а следовательно, концентрация
увеличится еще больше и т.д. Такой процесс может
Рис 9
привести к тепловому пробою.
С увеличением температуры окружающей
среды пробивное напряжение при тепловом пробое
уменьшается.
Все полученные формулы и рассуждения
относятся к идеальному плоскому переходу.
Реальные переходы, на самом деле, обладают
конечной кривизной, и на самом деле на их
поверхности имеются различные неоднородности,
которые проводят к снижению пробивного
напряжения. Поэтому взаимное расположение
U m ;U mn ;U л сильно зависит от реальной геометрии
и технологических дефектов.
Рис 10

Электронно-дырочный переход и его свойства

Подавляющее большинство современных полупроводниковых приборов функционируют благодаря тем явлениям, которые происходят на самих границах материалов, имеющих различные типы электропроводности.

Полупроводники бывают двух типов – n и p. Отличительной особенностью полупроводниковых материалов n-типа является то, в них в качестве носителей электрического заряда выступают отрицательно заряженные электроны. В полупроводниковых материалах p-типа эту же роль играют так называемые дырки, которые заряжены положительно. Они появляются после того, как от атома отрывается электрон, и именно поэтому и образуются положительный заряд.

Для изготовления полупроводниковых материалов n-типа и p-типа используются монокристаллы кремния. Их отличительной особенностью является чрезвычайно высокая степень химической чистоты. Существенно изменить электрофизические свойства этого материала можно, внося в него совсем незначительные, на первый взгляд, примеси.

Символ «n», используемый при обозначении полупроводников, происходит от слова «negative» («отрицательный»). Главными носителями заряда в полупроводниковых материалах n-типа являются электроны. Для того чтобы их получить, в кремний вводятся так называемые донорные примеси: мышьяк, сурьму, фосфор.

Символ «p», используемый при обозначении полупроводников, происходит от слова «positive» («положительный»). Главными носителями заряда в них являются дырки. Для того чтобы их получить, в кремний вводятся так называемые акцепторные примеси: бор, алюминий.

Число свободных электронов и число дырок в чистом кристалле полупроводника совершенно одинаково. Поэтому когда полупроводниковый прибор находится в равновесном состоянии, то электрически нейтральной является каждая из его областей.

Возьмем за исходное то, что n-область тесно соединена с p-областью. В таких случаях между ними образуется переходная зона, то есть некое пространство, которое обеднено зарядами. Его ёщё называют «запирающим слоем», где дырки и электроны, подвергаются рекомбинации. Таким образом, в месте соединения двух полупроводников, которые имеют различные типы проводимости, образуется зона, называемая p-n переходом.

В месте контакта полупроводников различных типов дырки из области p-типа частично следуют в область n-типа, а электроны, соответственно, – в обратном направлении. Поэтому полупроводник p-типа заряжается отрицательно, а n-типа – положительно. Эта диффузия, однако, длится только до тех пор, пока возникающее в зоне перехода электрическое поле не начинает ей препятствовать, в результате чего перемещение и электронов, и дырок прекращается.

В выпускаемых промышленностью полупроводниковых приборах для использования p-n перехода к нему необходимо приложить внешнее напряжение. В зависимости от того, какими будет его полярность и величина, зависит поведение перехода и проходящий непосредственно через него электрической ток. Если к p-области подключается положительный полюс источника тока, а к n-области – полюс отрицательный, то имеет место прямое включение p-n перехода. Если же полярность изменить, то возникнет ситуация, называемая обратным включением p-n перехода.

Прямое включение

Когда осуществляется прямое включение p-n перехода, то под воздействием внешнего напряжения в нем создается поле. Его направление по отношению к направлению внутреннего диффузионного электрического поля противоположно. В результате этого происходит падение напряженности результирующего поля, а запирающий слой сужается.

 

Вследствие такого процесса в соседнюю область переходит немалое количество основных носителей заряда. Это означает, что из области p в область n результирующий электрический ток будет протекать дырками, а в обратном направлении – электронами.

Обратное включение

Когда осуществляется обратное включение p-n перехода, то в образовавшейся цепи сила тока оказывается существенно ниже, чем при прямом включении. Дело в том, что дырки из области n будут следовать в область p, а электроны – из области p в область n. Невысокая сила тока обуславливается тем обстоятельством, что в области p мало электронов, а в области n, соответственно, – дырок.

 

Таким образом, при обратном включении полупроводникового прибора в цепь, переход через контакт двух областей осуществляется с помощью неосновных носителей заряда, количество которых совсем невелико. Поэтому электрическое сопротивление оказывается достаточно большим, а проводимость – незначительной. Это означает, что возникает запирающий слой.

PN-переход в полупроводниках. Диод | joyta.ru

Часть полупроводника n-типа или  p-типа похожа на резистор, который не так полезен. Но когда производитель легирует монокристаллический кремний с помощью материала p-типа с одной стороны и n-типа с другой, возникает нечто новое — PN-переход.

PN-переходы — это элементарные строительные блоки полупроводниковых устройств, таких как диоды, транзисторы, солнечные элементы, светодиоды и интегральные схемы. Понимание этого позволяет понять работу всех этих устройств.

PN-переход

Поскольку мы знаем, что полупроводник p-типа имеет трехвалентные атомы, и каждый из них создает одну дырку, мы можем визуализировать это, как показано на рисунке ниже.  Каждый обведенный кружком знак минус — это трехвалентный атом, а каждый знак плюс — это дыра в его валентной орбите.

Мы также знаем, что полупроводник n-типа имеет пятивалентные атомы, и каждый из них производит один свободный электрон, мы можем визуализировать это, как показано на следующем рисунке. Каждый обведенный кружком знак плюс — это пятивалентный атом, а каждый знак минус — это свободный электрон, который он вносит.

Производитель может изготовить один кристалл кремния с материалом p-типа на одной стороне и n-типом на другой стороне, как показано на рисунке. Граница между p-типом и n-типом называется PN-переходом.

Кристалл PN обычно известен как соединительный диод. Слово диод представляет собой сокращение двух электродов, где ди означает два.

Существует три возможных условия смещения для PN-соединения:

  1. Равновесие или нулевое смещение — внешнее напряжение не подается на PN-переход.
  2. Обратное смещение — положительная клемма источника подключена к n-типу, а отрицательная клемма источника подключена к p-типу.
  3. Прямое смещение — отрицательная клемма источника подключена к n-типу, а положительная клемма источника подключена к p-типу.

Давайте посмотрим на них один за другим.

Равновесие (нулевое смещение)

В PN-переходе без внешнего приложенного напряжения достигается условие равновесия. Посмотрим как.

Область истощения

Полупроводник n-типа имеет большее количество свободных электронов, чем полупроводник p-типа. Из-за этой высокой концентрации электронов на n-стороне они отталкиваются друг от друга.

Из-за отталкивания свободные электроны распространяются (рассеиваются) во всех направлениях. Некоторые из них пересекают границу между n и p. Когда свободный электрон входит в р-область, он притягивается к положительной дыре и рекомбинирует с ней. Когда это происходит, дыра исчезает, и свободный электрон становится валентным электроном.

Когда свободный электрон падает в дырку на p-стороне, атом p-стороны получает дополнительный электрон. Атом, который получает дополнительный электрон, имеет больше электронов, чем протонов, благодаря чему он становится отрицательным ионом.

Точно так же каждый свободный электрон, который покидает атом n-стороны, создает дыру в атоме n-стороны. Атом, который теряет электрон, имеет больше протонов, чем электронов, благодаря чему он становится положительным ионом.

Таким образом, каждый раз, когда электрон пересекает соединение и рекомбинирует с дыркой, он создает пару ионов. На следующем рисунке показаны эти ионы на каждой стороне соединения.

Каждая пара положительных и отрицательных ионов на стыке называется диполем. Создание диполя означает, что один свободный электрон с n-стороны и одна дырка с p-стороны выведены из оборота. По мере увеличения числа диполей область вблизи перехода истощается основными носителями заряда. Поэтому мы называем этот незаряженный регион областью истощения.

Барьерный потенциал

Каждый диполь имеет электрическое поле между положительными и отрицательными ионами. Всякий раз, когда свободный электрон пытается войти в область истощения, это электрическое поле выталкивает его обратно в область n.

Напряженность электрического поля увеличивается с каждой электронно-дырочной рекомбинацией внутри области обеднения. Поэтому электрическое поле в конечном итоге останавливает диффузию электронов через соединение, и достигается равновесие.

Электрическое поле между ионами эквивалентно разности потенциалов, называемых барьерным потенциалом. При комнатной температуре барьерный потенциал составляет примерно 0,3 В для германиевых диодов и 0,7 В для кремниевых диодов.

Прямое смещение

При прямом смещении p-тип соединен с положительной клеммой источника, а n-тип соединен с отрицательной клеммой источника. На следующем рисунке показан диод прямого смещения.

Если батарея подключена таким образом, дырки в p-области и свободные электроны в n-области выталкиваются в направлении перехода.  Если напряжение батареи меньше барьерного потенциала (0,7 В), у свободных электронов недостаточно энергии, чтобы пройти через область истощения. Когда они попадают в область истощения, ионы выталкивают их обратно в n-область. Из-за этого ток не течет через диод.

Когда напряжение батареи превышает барьерный потенциал (0,7 В), свободные электроны имеют достаточно энергии, чтобы пройти через область истощения и рекомбинировать с дырками. Таким образом они начинают нейтрализовать область истощения, уменьшая ее ширину.

Когда свободный электрон рекомбинируется с дыркой, он становится валентным электроном. Как валентный электрон, он продолжает двигаться влево, переходя от одной дырки к другой, пока не достигнет левого конца диода.

Когда он покидает левый конец диода, появляется новая дырка и процесс начинается снова. Поскольку одновременно движутся миллиарды электронов, мы получаем непрерывный ток через диод.

Обратное смещение

Подключение p-типа к отрицательной клемме батареи и n-типа к положительной клемме соответствует обратному смещению.  На следующем рисунке показан диод с обратным смещением.

Отрицательная клемма батареи притягивает дырки, а положительная клемма батареи притягивает свободные электроны. Из-за этого дырки и свободные электроны вытекают из соединения, оставляя положительные и отрицательные ионы позади. Следовательно, область истощения становится шире.

Ширина области истощения пропорциональна обратному напряжению. По мере увеличения обратного напряжения область истощения становится шире. Область истощения перестает расти, когда ее разность потенциалов равна приложенному обратному напряжению. Когда это происходит, электроны и дыры перестают двигаться от соединения.

Обратный ток

Обратный ток в диоде состоит из тока неосновной несущей и тока утечки на поверхность. Этот обратный ток настолько мал, что вы даже не можете его заметить, и он считается почти нулевым.

Обратный ток насыщения

Как известно, тепловая энергия непрерывно создает пары свободных электронов и дырок.  Предположим, что тепловая энергия создала свободный электрон и дырку внутри области истощения.

Область истощения выталкивает вновь созданный свободный электрон в область n, заставляя его покинуть правый конец диода. Когда он достигает правого конца диода, он входит во внешний провод и течет к положительной клемме батареи.

С другой стороны, вновь созданная дырка помещается в область p. Эта дополнительная дырка на стороне p позволяет одному электрону с отрицательной клеммы батареи войти в левый конец диода и упасть в дырку.

Поскольку тепловая энергия непрерывно создает пары электрон-дырка внутри области истощения, во внешней цепи протекает небольшой непрерывный ток. Такой обратный ток, вызываемый термически создаваемыми неосновными носителями, называется током насыщения. Название насыщения означает, что увеличение обратного напряжения не приведет к увеличению количества термически производимых неосновных носителей.

Поверхностный ток утечки

В обратном смещенном диоде существует другой ток.  Небольшой ток течет по поверхности кристалла, известной как ток поверхностной утечки.

Атомы на верхней и нижней поверхности кристалла не имеют соседей. У них всего шесть электронов на валентной орбите. Это означает, что у каждого поверхностного атома есть две дырки. Следующее изображение показывает эти дырки вдоль поверхности кристалла.

Из-за этого электроны проходят через поверхностные дырки от отрицательной клеммы батареи к положительной клемме батареи. Таким образом, небольшой обратный ток протекает вдоль поверхности.

Пробой

Существует предел того, сколько обратного напряжения выдержит диод перед пробоем. Если вы продолжите увеличивать обратное напряжение, диод в конечном итоге достигнет напряжения пробоя.

Как только напряжение пробоя достигнуто, большое количество неосновных носителей генерируется в области истощения за счет эффекта лавины, и диод начинает сильно проводить в обратном направлении.

Лавинный эффект

Как мы знаем, в диоде с обратным смещением присутствует небольшой ток несущей.  Когда обратное напряжение увеличивается, оно заставляет неосновных носителей двигаться быстрее.

Эти неосновные носители, движущиеся с высокой скоростью, сталкиваются с атомами кристалла и выбивают валентные электроны, производя больше свободных электронов. Эти новые миноритарные носители присоединяются к существующим миноритарным носителям и сталкиваются с другими атомами, которые выбивают больше электронов.

Один свободный электрон смещает один валентный электрон, в результате чего образуются два свободных электрона. Эти два свободных электрона затем выбивают еще два электрона, в результате чего образуются четыре свободных электрона. Таким образом, число электронов увеличивается в геометрической прогрессии : 1, 2, 4, 8…

Это постоянное столкновение с атомами генерирует большое количество неосновных носителей, которые производят значительное количество обратного тока в диоде. И этот процесс продолжается до тех пор, пока обратный ток не станет достаточно большим, чтобы разрушить диод.

Диод — обозначение

На следующем рисунке показан схематический символ диода. Символ выглядит как стрелка, которая указывает со стороны p в сторону n. Сторона p называется анодом, а сторона n — катодом.

Диод I-V характеристики

На следующем рисунке показана базовая диодная схема, в которой диод смещен в прямом направлении. Резистор R S обычно используется, чтобы ограничить прямой ток I F.

После подключения этой схемы, если вы измерите напряжение и ток диода для прямого и обратного смещения и построите график, то вы получите график, который выглядит следующим образом:

Этот график называется вольт-амперная характеристика (IV). Это самая важная характеристика диода, потому что она определяет, сколько тока протекает через диод для данного напряжения.

Резистор является линейным устройством, потому что его кривая IV является прямой линией. Однако, диод отличается.  Это нелинейное устройство, поскольку его кривая IV не является прямой линией. Это связано с барьерным потенциалом.

В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одной из трех областей: прямое смещение, обратное смещение и пробой.

Область прямого смещения

Когда напряжение диода меньше барьерного потенциала, через диод течет небольшой ток. Когда напряжение на диоде превышает барьерный потенциал, ток, протекающий через диод, быстро увеличивается.

 

Напряжение, при котором ток начинает быстро увеличиваться, называется прямым напряжением (VF) диода. Это также называется напряжением включения или напряжением колена. Как правило, кремниевый диод имеет VF около 0,7 В, а диод на основе германия имеет около 0,3 В.

Область обратного смещения

Область обратного смещения существует между нулевым током и пробоем.

В этой области небольшой обратный ток протекает через диод.  Этот обратный ток вызван термически произведенными неосновными носителями. Этот обратный ток настолько мал, что вы даже не можете его заметить, и он считается почти нулевым.

Область пробоя

Если вы продолжите увеличивать обратное напряжение, вы в конечном итоге достигнете так называемого пробивного напряжения диода.

В этот момент в обедненном полупроводниковом слое происходит процесс, называемый лавинным пробоем, и диод начинает сильно проводить в обратном направлении, разрушаясь.

Из графика видно, что у пробоя очень острое колено с последующим почти вертикальным увеличением тока.

 

Смена ролей практикующей медсестры: концептуальный анализ

Задний план: Переход от дипломированной медсестры к практикующей медсестре (NP) может быть сложным как в личном, так и в профессиональном плане. Понимание опыта перехода может помочь подтвердить опыт новых НП и обеспечить лучшее понимание проблем, с которыми они сталкиваются во время своего профессионального пути.

Цель: Цель этой статьи — сообщить об концептуальном анализе перехода от дипломированной медсестры к НП.Статья дает новые знания, понимание и ясность в отношении концепции перехода.

Источники данных: Структура Уокера и Авантса для анализа концепций использовалась для определения атрибутов, антецедентов и последствий концепции. Был проведен литературный обзор реферируемых журналов. Модельные случаи из этнографического исследования, проведенного в Австралии, дают реальные примеры атрибутов перехода.

Выводы: Переход к роли НП сложен и зависит от человека и отношения коллег из здравоохранения. Изменения и адаптация требуются как от НП, так и от членов медицинской бригады. Неспособность адаптироваться ни одной из сторон подрывает потенциал НП в обеспечении более качественного медицинского обслуживания.

Последствия для практики: Наставничество вместе с заботливой средой могут быть эффективными стратегиями повышения уверенности в себе НП и обеспечения гладкого и успешного переходного периода.

Ключевые слова: Практикующая медсестра; анализ концепции; медсестринские роли; переход.

Рассказы о переходе от RN к NP Роль

Я пять лет ждала этого дня: моего первого дня в качестве практикующей психиатрической медсестры. Психическое здоровье — специальность с самым высоким спросом и самым низким предложением в Соединенных Штатах. Я заполнил одну из семи вакансий, поэтому персонал встретил меня, мягко говоря, тепло и гостеприимно. Амбулаторная обстановка была великолепна. Это было далеко от того, к чему я привык. Воздух был свежим, санузлы чистыми, и я даже забил угловой кабинет! Это общее пространство, но кого это волнует? В офисе есть большое окно с видом на горы и апельсиновые деревья. Столы регулируются по высоте, что позволяет сидеть или стоять. Я был взволнован и готов ко всему, что встретится на моем пути. Была только одна проблема: не похоже, чтобы они были подготовлены для меня.

После полутора недель инструктажа в больнице супервайзер медсестры по психическому здоровью пригласил меня на экскурсию по моему рабочему месту.Это был мой первый день посещения клиники и встречи с коллегами. После долгих представлений он пригласил меня к себе в кабинет. Он начал разговор с очень знакомого предшественника в сестринском деле: «Я должен быть с вами честным». Я знал, что меня ждет жестокая правда. Вот основные моменты его честности в отношении ориентации: (а) это не та медсестра, которую вы знаете; (б) для вас нет контрольных списков или ярмарок компетенций; (c) вы будете скрывать людей, не имеющих вашего опыта; (г) быть скептической губкой; и (e) вы получите только то, что вложите в него.

Я хочу заверить вас, что все, что сказал инспектор по психическому здоровью, звучит правдоподобно. Следующие недели были эмоциональными американскими горками. Были времена, когда я чувствовал себя сбитым с толку, сбитым с толку, разочарованным, скучающим, взволнованным и разочарованным до обеда. Если вы так себя чувствуете, это нормально. Испытывать шквал эмоций — обычное дело в вашем стремлении работать на продвинутом уровне практики, изучать рабочий процесс и изучать систему, сохраняя при этом свою личность медсестры.Проработайте это. Не сдавайся.

Вот несколько советов, которые помогут вам успешно перейти от роли RN к роли NP.

Найти наставника

Многие начинающие практикующие медсестры считают наставничество и структурированную ориентацию (например, ординатуры и стипендии) наиболее важными при рассмотрении перспектив трудоустройства. Если ваш работодатель один на миллион и предлагает программу резидентуры / стипендии практикующей медсестры, я призываю вас подать заявку. Однако правда в том, что многие работодатели не предлагают программы обучения практикующих медсестер.Не расстраивайтесь. Вместо этого подумайте о том, чтобы инвестировать свое время в наставничество. Наставничество — это мощный инструмент, облегчающий ваш переход. Наставники — это надежные ресурсы, так сказать, подстраховка. Они помогут в развитии вашей базы знаний, клинических навыков и общей уверенности. Если вы не чувствуете себя комфортно поиск наставника. Не волнуйся. Скорее всего, ваш руководитель назначит вам наставника, поскольку вы только что закончили обучение. Имейте в виду: наставничество — это партнерство, в котором вы и наставник несете ответственность за свой профессиональный рост.Помните, вы получаете от него то, что вкладываете в него.

Наставничество — это навык, который не каждый может или хочет использовать. Плохое наставничество вредит вашему профессиональному росту и рабочей среде. Это часто приводит к разочарованию, изоляции и низкой удовлетворенности работой. Чтобы избежать неприятного опыта, постарайтесь найти наставника, чей опыт похож на ваш собственный. Если между вами и назначенным наставником возникли разногласия или если вы чувствуете, что наставничество упирается в стеклянный потолок, попросите другого наставника. Нет никаких правил против этого, и вы не хотите подавлять свой рост.

Нет плана? Разработка

Если у вашего работодателя нет программы или плана для вас, создайте свою собственную. Важно установить сроки и ожидания для себя и сообщить об этом своему наставнику и руководителю. Если вы этого не сделаете, вы можете начать заниматься самостоятельно слишком рано. Ориентируйтесь, читая стандартные операционные процедуры вашей области работы и следя за различными поставщиками. Обратите внимание на рабочий процесс, рабочую нагрузку и междисциплинарное взаимодействие.Как только вы познакомитесь с системой и почувствуете себя комфортно, я рекомендую подход «утони или поплавай». Это с самого начала укрепляет уверенность, и вы постепенно станете более независимыми.

Упростите первичные осмотры и собеседования, наблюдая за пациентами, за которыми следит врач. Приглашайте к конструктивной критике и отзывам. Это может принести вам только пользу. Приобретите обновленное руководство для врачей и найдите в Интернете информацию о местных и национальных организациях, имеющих отношение к вашей специальности. Если вы не хотите обанкротиться, присоединившись к организациям, посмотрите их календарь событий.Оттуда вы можете посещать встречи, которые были бы наиболее полезными для вас, за символическую плату.

Быть самосознательным

Как упомянул инспектор по психическому здоровью, ваша подготовка и опыт могут отличаться от опыта вашего наставника. Вы обнаружите удивительное количество практикующих медсестер, ориентированных на свою роль со стороны врачей. Кроме того, примите во внимание различия в обучении и клиническом опыте в рамках нашей профессии. Существуют программы практикующих медсестер, которые требуют многолетнего опыта работы дипломированной медсестрой.И наоборот, есть другие программы, которые практически не требуют опыта. Вы увидите эти вариации на своем рабочем месте. Исследования показывают, что опыт RN не способствует и не препятствует переходу на роль практикующей медсестры. Избегайте ловушки необоснованных выводов. Один выпускник не лучше другого; однако опыт формирует перспективу. Вы заметите разницу в перспективе.

В моем послужном списке пять лет работы в медицинском отделении и отделении неотложной помощи в качестве дипломированной медсестры, поэтому, естественно, отсутствие набора показателей жизнедеятельности, потому что «им нужно это сделать», странно и сбивает с толку.Я помню, как слышал, как практикующая медсестра сказала: «У вас все хорошо. Вы видите разницу? Вы теперь практикующая медсестра. Медсестры не мыслят критически. Медсестры только принимают заказы. Настоящее мышление в этом не участвует. Теперь вы должны мыслить критически».

Теперь я должен быть с вами честен. Вы можете услышать подобные комментарии в офисе, комнате отдыха или на совещании. Помните, что некоторые программы практикующих медсестер позволяют быстро получить высшие степени без опыта работы дипломированной медсестрой.Кроме того, врачи ориентируют практикующих медсестер на их роль, а не наоборот. Эти комментарии не являются личными оскорблениями. Это дефицит знаний. Люди не знают, чего они не знают, так познай себя. Вы критически мыслите во сне. Осознавайте себя.

Знай свое место

Найдите описание своей работы и внимательно его прочитайте. Узнайте о вашей роли в вашей области. По роли я не говорю о механике продвинутой практики. Я говорю о вашем положении в вашей команде.Практикующие медсестры используются очень по-разному. Например, практикующие психиатрические медсестры в моем учреждении могут принимать и выписывать пациентов, обходить стационарные отделения, лечить пациентов в психиатрическом отделении отделения неотложной помощи и принимать пациентов в амбулаторных условиях. Важно знать, какую роль вы играете в своей области.

Обсудите показатели эффективности и стандарты ухода со своим руководителем. «Каковы ваши ожидания? Как вы оцениваете мое выступление? Каков стандарт ухода?» Добавьте их ожидания в список ожиданий, которые вы должны иметь для себя.Используйте их, чтобы установить свои краткосрочные и долгосрочные профессиональные цели.

Знание своего места также связано со знанием культуры. Каждая рабочая среда имеет культуру. Для меня переход от ухода за больным к работе в офисе был похож на пробуждение в сумеречной зоне. Я перешел от совместного использования всего (то есть компьютеров, обеда, снов, халатов, ручек) к границам и территориям. Однажды меня вежливо и резко выпроводили из моего офиса, общего пространства, за то, что я ответил на звонок, пока другой врач составлял карту одного пациента.Первый и единственный пациент за весь день. Это была еще одна поездка на эмоциональных американских горках. Опять же, я привык всем делиться. Я видел трех практикующих медсестер в одном кабинете. Я не мог так хорошо понять правило «Не разговаривать во время набора текста». Опять же, я не считал это личным оскорблением. Это была еще одна возможность для меня учиться. Офисная культура совсем не похожа на культуру у постели больного. Прочтите об офисном этикете в местах общего пользования и будьте готовы. Я, конечно, не был.

Меня не так легко смутить, поэтому я спокойно делюсь своим опытом. Я надеюсь, что мой рассказ поможет сделать ваш переход более плавным и менее пугающим. Роль практикующей медсестры обязана искусству заботы и сострадания, которым является уход. Вы принадлежите к самой этичной профессии в мире, и уход за больными лежит в основе всего, чего вы достигли. Это то, что отличает практикующих медсестер от других клиницистов. Помните, изменение роли не означает изменение характера или профессиональной идентичности.Вы медсестра, так что это не первая ваша смена ролей. Вы делали это раньше, и вы можете сделать это снова.

Вы успешно подписались!

Джаурель Р.Ф. Джонсон Уайт, MSN, PMHNP-BC, PCCN, сертифицированная психиатрическая и психиатрическая медсестра
в VA Loma Linda Healthcare System. Она является специальным членом Полевого консультативного комитета по психическому здоровью в Вашингтоне, округ Колумбия, и соискателем докторской степени в Университете Южной Алабамы.

Последние сообщения Jhaurel R.F. Johnson White, MSN, PMHNP-BC, PCCN (см. все)

Оценка смены роли военной медсестры

Недавно получившие образование и поступившие на работу военные медсестры (NP) должны пережить двусторонние переходы, развивая навыки одновременно в двух профессиональных ролях: роли NP и боевой офицер. Сложный переходный период влияет как на уверенность, так и на компетентность начинающего НП, влияя на такие области, как безопасность пациентов, удовлетворенность НП и удержание, что, в свою очередь, может привести к сокращению предложения квалифицированных военных НП в рабочей силе.Цель предлагаемого исследования состоит в том, чтобы изучить опыт перехода американских военных НП на военную службу в медицинские учреждения.
Первая конкретная цель состоит в том, чтобы собрать и проанализировать лонгитюдные данные, чтобы определить опыт перехода только что окончивших военную службу или новичков в военной НП в среде военного здравоохранения. С этой целью ставятся следующие исследовательские вопросы: 1) Как новые военные НП воспринимают свою работу/практику в переходный период? 2) Как новые военные НП воспринимают количество надзора и наставничества, которое они получают в своей рабочей / практической среде в течение переходного периода? 3) В какой степени новые военные НП испытывают стресс, тревогу и депрессию в переходный период? 4) Какова взаимосвязь между демографическими характеристиками, рабочей/практиковой средой, супервизией и коучингом, а также симптомами поведенческого здоровья? Вторая цель исследования заключается в создании хранилища Министерства обороны для данных о новом восприятии военных НП в переходный период, чтобы облегчить текущий сбор данных, продольный анализ и информирование руководителей военных медсестер о тенденциях, происходящих в переходный период НП, которые могут повлиять на политику и редакции программы.
Предлагается двухэтапный план повторных измерений когорты для описания восприятия военными НП своего опыта перехода во время программы перехода НП ВС в среду военного здравоохранения. Первый этап дизайна включает сбор данных от НП AF в четыре временные точки, выбранные для сбора информации от НП, недавно выпущенных в мае каждого года. Второй этап исследования будет проходить во второй учебный год, когда инструмент опроса будет развернут в армейских, ВС и ВМФ, чтобы также охарактеризовать их переходный опыт.Сбор данных будет осуществляться с помощью рассылаемого по электронной почте опроса с самоотчетами, состоящего из стандартизированных инструментов, которые могут быть оценены для каждого участника. Инструменты, выбранные для этого исследования, основаны на обзоре литературы, посвященной переходу роли НП, и выводах из ранее собранных предварительных данных. Описательная статистика и корреляции будут использоваться для сообщения об основных характеристиках и распределениях измеряемых переменных. Повторные измерения ANOVA или MLM будут использоваться для анализа данных на наличие различий во времени.
Успешный набор, обучение и удержание полностью квалифицированных, компетентных и уверенных в себе военных НП имеет важное значение для гибкого проецирования сил в операциях на случай непредвиденных обстоятельств и военных операциях, отличных от войны. НП, поступающие на военную службу, должны пройти взаимозависимый и уникальный переходный процесс. Хорошо поддерживаемый переход повысит производительность как медицинского работника, так и военного офицера. Это исследование является первым, в котором исследуется этот решающий период времени в развитии военного передового медицинского персонала, и оно предоставит ценную информацию, которая может быть очень полезной для MHS.Стоимость разработки NP с точки зрения времени и денег слишком велика, чтобы тратить ее впустую, и делает это исследование важным и своевременным. Сокращение добровольной текучести имеет первостепенное значение для поддержания высокого качества сотрудников НП.

Враг внутри: Власть и политика при переходе к практикующей медсестре

https://doi.org/10.1016/j.npls.2016.01.003Получить права и содержание практикующая медсестра часто вызывает затруднения.Приспосабливаясь к своей автономной роли, практикующие медсестры должны создать и определить для себя особую роль в контекстах практики, которые могут быть незнакомыми, иногда неприветливыми и негостеприимными. В этот переходный период медсестрам необходимы хорошо развитые навыки ведения переговоров и личные качества, включая устойчивость, упорство, силу духа и решительность.

Цель исследования

Целью исследования, о котором сообщается в этом документе, было изучение опыта перехода 10 недавно утвержденных практикующих медсестер в Австралии в течение их первого года практики.Эта статья фокусируется на власти, контроле и политическом маневрировании, которые негативно повлияли на переход «практикующих медсестер». Качественный подход с использованием модифицированной версии пятиэтапной критической этнографии Карспекена, основанной на целенаправленной этнографии, был выбран для этого исследования. Методы включали наблюдения за практикой, ведение дневника, личные и телефонные интервью, которые записывались, расшифровывались и анализировались по тематике.

Результаты

«Враг внутри» стал доминирующей темой, выдвигая на первый план проблемы власти, бессилия и политики, доминирующие в переживаниях участников.Часто встречались борьба за власть среди медсестер, как явная, так и тайная, а также преднамеренное злоупотребление властью. Многие участники чувствовали себя бессильными и неподготовленными к переговорам в сложных ситуациях, в которых они оказались. Многим не хватало навыков, необходимых для того, чтобы справиться с негативным поведением, с которым они столкнулись.

Выводы

В этом документе сообщается об опыте 10 недавно утвержденных практикующих медсестер во время их перехода на должность практикующей медсестры.Влияние политического климата во время этого исследования оказало неоспоримое влияние на опыт перехода многих участников. Конкуренция за ограниченное количество назначенных должностей практикующих медсестер привела к враждебности между старшими медсестрами и, в некоторых случаях, к борьбе за власть, контроль, престиж и положение. Вместо духа товарищества, сотрудничества и сотрудничества многие участники описывали чувство осады, подорванности и отчуждения. Новые практикующие медсестры чувствовали себя изолированными, нежеланными и лишенными поддержки.Некоторые чувствовали себя выгоревшими и отказались от своего стремления стать практикующей медсестрой. Они ушли и вернулись к практике в качестве дипломированной медсестры.

Ключевые слова

Практикующая медсестра

Переход

Власть

Бессилие

Политика

Австралия

Рекомендованные статьиСсылки на статьи (0)

5 The 20s 90s Издано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Первый год: что нужно знать при переходе с RN на NP

Я до сих пор помню свой первый день работы психиатрической медсестрой.За несколько недель до начала учебы я заказал самые свежие и лучшие книги по фармакологии и просмотрел свои школьные записи. В то утро я упаковала свой любимый обед и надела новенький экстра-белый лабораторный халат с вышитой спереди надписью «Доктор ДеКапуа» и «DNP». Я нервничал, но подготовился. Я совершил переход с RN на NP!

Первый год обучения в школе практикующих медсестер был, мягко говоря, утомительным. Вы слышали, как люди говорят об этой «крутой» кривой обучения, но я бы сказал, что она не столько крутая, сколько экспоненциальный рост, превышающий скорость света.Закройте глаза на секунду, и через 12 месяцев вы проснетесь с большим опытом, чем вы могли себе представить. И, то, утомительно.

Я пишу эту статью, чтобы выразить несколько вещей, которые мне хотелось бы знать в первый год моей работы в качестве официальной практикующей медсестры, потому что, когда ты официально работаешь, рядом нет больше профессоров. Вы (в некотором роде) сами по себе, и у вас, несомненно, будут висеть на волоске жизни других. Не волнуйтесь, у вас есть это!

Эта статья изначально была написана для Barton Associates.

Найти наставника

Исследование 2011 года, опубликованное в журнале Journal of Professional Nursing , демонстрирует необходимость эффективного наставничества для начинающих практикующих медсестер. Авторы этого исследования пишут: «Программы для практикующих медсестер (NP) превосходны в своей способности предоставлять дидактическую информацию и клиническое воздействие, необходимое для практикующего врача начального уровня; тем не менее, дополнительное руководство и поддержка необходимы для того, чтобы начинающий НП превратился в опытного практикующего врача.С этой целью наставничество является эффективной стратегией перехода для начинающих НП».

Думайте о наставничестве как о своем шансе узнать что-то помимо медицинских книг, историй болезни пациентов и механического запоминания. Ваш наставник может облегчить ваш переход, помогая разобраться в сложной системе здравоохранения, больничной политике и межличностных конфликтах. Идеально найти коллегу-наставника из практикующей медсестры, так как он или она, скорее всего, поймет вашу уникальную ситуацию, поскольку еще не является опытным практикующим врачом.

Тщательно выбирайте работодателя

Исследование, опубликованное в журнале Canadian Family Physician , показало, что начинающие практикующие медсестры с большей вероятностью получат негативный опыт в первый год работы, если они будут работать в компании, которая не понимает роли практикующей медсестры.В частности, авторы писали: «Отсутствие подготовки к интеграции НП в клинические условия и отсутствие инфраструктуры, ориентации, наставничества и осведомленности о роли и потребностях НП затруднили переход». Согласно этому исследованию, треть практикующих медсестер увольняется со своей первой работы из-за межпрофессиональных конфликтов с другими работниками здравоохранения, которые не принимают их роль и опыт.

Вы должны тщательно выбирать своего первого работодателя. Убедитесь, что они предлагают вам благоприятную среду с реалистичными профессиональными ожиданиями для начинающей практикующей медсестры.Убедитесь, что ваш первый работодатель знает, что такое практикующая медсестра, и может сформулировать сферу вашей практики. Ваш первый год посвящен обучению, росту и уходу за пациентами, а не адаптации вашего работодателя к профессии практикующей медсестры.

Если ваш работодатель не понимает практикующих медсестер, вы можете получить навыки, связанные с дипломированной медсестрой (RN). Работодатель не должен ожидать от вас выполнения функций медсестры и медсестры. Каждая профессия имеет свою сферу деятельности и свой собственный опыт.Принимая свою первую работу, убедитесь, что ваш работодатель понимает эту разницу и поддерживает ваш переход.

На этой ноте убедитесь, что вы понимаете, что это тоже другая работа. Как практикующая медсестра, вы обладаете большей автономией и, следовательно, большей ответственностью. Теперь это ваши пациенты, и вы должны диагностировать и лечить их заболевания, руководя медицинской командой этого пациента. Ваше высшее образование и строгая сертификация принесли вам звание практикующей медсестры.Владей этим!

Вспомните, почему вы перешли с RN на NP

В течение первого года обучения вы будете чувствовать стресс, временами подавленность и усталость. Чтобы противостоять этому беспокойству, подумайте о своих навыках и квалификации. Помните, что вы находитесь в переходном периоде, и не все будет идти идеально. Сосредоточьтесь на том, что вы изучаете, и никогда не забывайте, почему вы стали практикующей медсестрой.

Все слышали о «синдроме самозванца»? Это феномен, когда вы чувствуете, что не подходите для своей работы, и каким-то образом обманули всех, заставив поверить в обратное.Это обычное дело после перехода с RN на NP! И, что самое ужасное, момент, когда все поймут, что вы мошенник, неизбежен. Самое странное в этом явлении то, что оно происходит у тех, кто на самом деле чрезвычайно квалифицирован и компетентен.

Открою тебе секрет. В первый год у меня был нервный срыв! Я работал в крупной больничной системе, путешествуя по этажам и ухаживая за разными пациентами с тяжелыми психическими заболеваниями. И я не просто носил с собой свой ноутбук и справочники.Я тоже носил все эти чувства синдрома самозванца.

Моим секретным оружием был потрепанный лист бумаги, который я прятал в кармане лабораторного халата. Она была написана в мой первый день в школе практикующих медсестер, и в ней перечислялось, почему я решила заняться этой областью. В те особенно трудные дни, между приемами пациентов, я доставал его и вспоминал, почему я был там.

Делайте больше, чем просто клиническая работа

Стать экспертом-клиницистом — непростая задача; однако в течение первого года не забывайте о других областях медицины, которые вас интересуют, таких как исследования, технологии, политика и лидерство.Вы не ограничены уходом за пациентами, и, чтобы предотвратить выгорание, вам нужно убедиться, что у вас есть множество рабочих задач.

Вы увлечены переводческими исследованиями? Выделите время для проведения исследований и внесения изменений в свою практику. Вас интересуют медицинские технологии и электронные медицинские карты? Станьте экспертом в предметной области и сотрудничайте с командой по взаимодействию с пользователями (UX), чтобы разрабатывать лучшие программные интерфейсы. Вы прирожденный защитник или повстанец? Потратьте время на кампанию в поддержку поддерживающих политиков или на лоббирование прав пациентов.Вы прирожденный лидер, стремящийся стать следующим главным врачом? Еще не рано занять руководящие должности в вашей команде или в вашем отделе.

Принять участие

Не изолируйте себя! Присоединяйтесь к профессии практикующей медсестры. Начните с вступления в Американскую ассоциацию практикующих медсестер. Это универсальный магазин для всего, что нужно начинающей практикующей медсестре: возможности наставничества, непрерывное образование, сетевые мероприятия и профессиональная защита.Также важно присоединиться к вашей местной организации, чтобы вы могли оставаться на связи с практикующими медсестрами, которые живут поблизости. Присоединение к сообществу практикующих медсестер может уменьшить беспокойство по поводу вашего перехода и связать вас с другими людьми, переживающими то же самое.

Мысли? Вопросы? Прокомментируйте ниже или напишите мне по электронной почте!

Поделиться через фейсбук Поделиться в Твиттере Поделиться на Pinterest

(PDF) Изучение перехода от зарегистрированной медсестры к практикующей семейной медсестре (

, выезжающая) и этапы программы

учащихся FNP, завершение которых может иметь значение для улучшения понимания перехода от RN к FNP на этапе 1.Исследование

со студентами FNP, которые переходят в аспирантуру

, проходят курсы и уезжают из школы

после выпуска, может предоставить новую информацию.

Дополнительные знания об этапах перехода

Фазы 1 с точки зрения тех, кто проходит

, это может помочь преподавателям лучше помогать и поддерживать переход

студентов во время обучения в аспирантуре. Это, в свою очередь, может

облегчить начало практики новых FNP и, возможно,

сократить время последипломного образования, необходимое для перехода

и принятия на себя роли поставщика первичной медико-санитарной помощи.

Ссылки

Американский колледж практикующих медсестер. (2009). Что такое практикующая медсестра

? Получено с http://www.acnpweb.org/

files/public/What_is_a_Nurse_Practitioner.pdf.

Бартон, Т. Д. (2007). Студенты-практикующие медсестры-обряд

прохода? Универсальность модели социального перехода Ван Геннепа

. Обучение медсестер на практике, 7, 338–347.

Беннер, П. (1984). От новичка до эксперта: совершенство и сила

в клинической сестринской практике.Менло-Парк, Калифорния: Аддисон-Уэсли.

Беннер, П. (2004). Использование модели приобретения навыков

Дрейфуса для описания и интерпретации приобретения навыков и клинической оценки

в сестринской практике и образовании. Бюллетень

of Science, Technology & Society, 24, 188–199, http://dx.doi.org/

10.1177/0270467604265061.

Блох, Д. П., и Ричмонд, Л. Дж. (1998). Работа души: найти

работу, которую вы любите, любить свою работу. Пало-Альто, Калифорния:

Дэвис-Блэк.

Бриджес, В. (1980). Переходы: осмысление жизненных изменений.

Нью-Йорк: Аддисон-Уэсли.

Бриджес, В. (1988). Выживание корпоративного перехода. Завод

Долина, Калифорния: William Bridges & Associates.

Бриджес, В. (2004 г.). Переходы: осмысление жизненных изменений.

(2-е изд.). Кембридж, Массачусетс: Da Capo Press.

Браун, М. А., и Ольшанский, Э. (1997). От неопределенности к легитимности

: теоретическая модель перехода к роли практикующей медсестры

первичной медико-санитарной помощи.Сестринское исследование, 46,46–51.

Браун, М. А., и Ольшанский, Э. (1998). Становление первичной практикующей медсестрой

: Проблемы первого года практики.

Практикующая медсестра, 23, 46–66.

Брикчински, К.А. (2009). Развитие роли продвинутой медсестры

практики. В AB Hamric, JA Spross, CM Hanson

(ред.). Усовершенствованная практика медсестер: комплексный подход.

(4-е изд., стр. 95–120). Сент-Луис, Миссури: Saunders/Elsevier.

Чик, Н., и Мелеис, А.И. (1986). Переходы: Уход

Концерн. В PL Chinn (ред.). Методология сестринского исследования:

Вопросы и реализация. (стр. 237–257). Роквилл, Мэриленд: Аспен.

Кроненветт, Л., и Дзау, В. (2010). Кто будет оказывать первичную медицинскую помощь по номеру

и как они будут обучаться? Документ представлен по адресу

Фонда Джозайи Мэйси-младшего. Кто будет оказывать первичную помощь

и как они будут обучаться? Дарем, Северная Каролина

Cusson, RM, & Viggiano, NM (2002). Переход

на роль практикующей медсестры неонатального отделения: внесение изменений

со стороны кровати на изголовье. Неонатальная сеть, 21,

21–28.

Дрейфус, Х.Л., и Дрейфус, С.Е. (1996). Связь

теории и практики в приобретении навыков. В P. Benner, CA

Tanner, CA Chesla (Eds.). Опыт сестринской практики. Новый

Йорк: Springer Publishing Co.

Ebaugh, HRF (1988). Стать бывшим: Процесс выхода из роли

. Чикаго: Издательство Чикагского университета.

Эванс, Нью-Джерси, Форни, Д.С., и Гвидо-ДиБрито, Ф. (1998).

Развитие студентов в колледже. Сан-Франциско: Издательство Jossey-Bass, Inc.

.

Forbes, VJ, & Jessup, AL (2004). От эксперта к новичку:

Пугающий переход от опытного RN к новичку

APN. Журнал целостного ухода, 22, 180–185.

Гудман, Дж., Шлоссберг, Н.К., и Андерсон, М.Л. (2006).

Консультирование взрослых в переходный период: связь практики с теорией.

(3-е изд.). Нью-Йорк: Springer Publishing Company, Inc.

Харрингтон, С. (2011). Наставничество новых практикующих медсестер, чтобы

ускорить их развитие в качестве поставщиков первичной медико-санитарной помощи: обзор литературы

. Журнал Американской академии медсестер

Practitioners, 23, 168–174.

Хейс, Э. Ф.(2001). Факторы, которые облегчают или препятствуют

наставничеству в отношениях между практикующей медсестрой и

учеником. Клиническое мастерство для практикующих медсестер: Международный журнал

NPACE, 5, 111–118.

Heitz, LJ, Steiner, SH, & Burman, ME (2004). RN to

FNP: Качественное исследование смены ролей. Journal of Nursing

Education, 43, 416–420.

Хадсон, Ф. М. (1991). Взрослые годы: Овладение искусством

самообновления.Сан-Франциско: Джози-Басс.

Хадсон, Ф. М. (1999). Справочник по коучингу: исчерпывающее руководство по ресурсам для менеджеров, руководителей, консультантов и

специалистов по кадрам. Сан-Франциско: Джосси-Басс.

Келли, Н. Р., и Мэтьюз, М. (2001). Переход на первую

должность практикующей медсестры. Журнал сестринского образования, 40,

156–162.

Кралик Д., Висентин К. и Ван Лун А. (2006). Переход:

Обзор литературы.Журнал Advanced Nursing, 55, 320–329.

Левинсон, Д. Дж. (1986). Концепция развития взрослых.

Американский психолог, 41,3–13.

Мелеис, А.И. (2007). Теоретическое сестринское дело: Развитие и прогресс

(4-й). Филадельфия: Липпинкотт.

Мелейс, А.И., Сойер, Л.М., Им, Э., Мессиас, Д.К.Х., и

Шумахер, К. (2000). Переживание переходов: новая теория среднего уровня

. Достижения в области сестринского дела, 23, 12–28.

Neal, TI (2008). Наставничество, самоэффективность и медсестра

практикующих студентов: модифицированная репликация. (Неопубликованная

докторская диссертация). Государственный университет Болла, Манси, Индиана.

Поль, Дж. (2010). Раскрытие полного потенциала практикующих медсестер

для удовлетворения потребностей населения в первичной медицинской помощи. Документ представлен по адресу

a Брифинг по вопросам здравоохранения: новое изобретение первичной медико-санитарной помощи; 4 мая;

Вашингтон, округ Колумбия.

Рич, Э. Р., Джорден, М. Э.и Тейлор, CJ (2001). Оценка

успешного вступления в практику практикующей медсестры: обзор литературы

. Журнал Ассоциации медсестер штата Нью-Йорк, 32, 14–18.

Робертс, С.Дж., Таблоски, П., и Бова, К. (1997). Эпигенез

пересмотрен роли практикующей медсестры. Журнал медсестер

Образование, 36,67–73.

Шлоссберг, Н.К. (1981). Модель для анализа адаптации человека

к переходу. Психолог-консультант, 9 (2), 2–18.

Шлоссберг, Н.К. (1984). Консультирование взрослых в переходный период.

Нью-Йорк: Спрингер.

Шлоссберг, Н.К., Уотерс, Э.Б., и Гудман, Дж. (1995).

Консультирование взрослых в переходный период: связь практики с теорией.

(2-й). Нью-Йорк: Springer Publishing Company, Inc.

Шумахер, К.Л., и Мелейс, А.И. (1994). Переходы: центральная концепция

в сестринском деле. Изображение: Journal of Nursing Scholar-

корабль, 26, 119–127.

Слоанд, Э. Д., Фероли, К., Беарсс, Н., и Бичер, Дж. (1998).

Что происходит? Подготовка следующего поколения: Precepting

357ИЗУЧЕНИЕ ПЕРЕХОДА RN-FNP

Переход к практике для практикующих медсестер Калифорнии: уроки других штатов

Примечание редактора: прочтите интервью с автором этого краткого обзора Сюзанной Филлипс, в котором она освещает, как Калифорния может ускорить независимость практикующих медсестер.

Подписание AB 890 (Wood) в сентябре 2020 года открыло практикующим медсестрам (NP) в Калифорнии возможность лечить пациентов без наблюдения врача.Это изменение может улучшить доступ к медицинскому обслуживанию для миллионов жителей штата, особенно для тех, кто больше всего страдает от нехватки поставщиков медицинских услуг.

NP будет разрешено практиковать в полном объеме своего образования и обучения после периода перехода к практике (TTP) продолжительностью не менее трех полных лет или 4600 часов в определенных условиях. Кроме того, НП будет разрешено практиковать в полной мере их образование и обучение после дополнительных трех лет практики сверх TTP во всех других условиях.

Калифорнийский совет зарегистрированных медсестер (BRN) находится в процессе обнародования правил, в которых будут уточнены детали периода TTP. Этот процесс регулирования является важным следующим шагом на пути к внедрению AB 890.

Некоторые полезные уроки для Калифорнии можно извлечь из опыта других штатов, которые приняли периоды TTP. Уравновешивая желание расширить штат медицинских работников и гарантируя, что медицинские работники будут предоставлять безопасную и высококачественную помощь, государства часто определяют критические элементы перехода к практике в законе и оставляют для регулирования только административные детали.Это сводит к минимуму вероятность пересмотра вопросов политики или замедления реализации при разработке нормативных актов.

Этот бриф направлен на поддержку процесса регулирования в Калифорнии посредством:

  • Пролить свет на то, как переход к практике происходил в других штатах по всей стране
  • Обмен имеющимися данными о том, как полные полномочия практики (FPA) и периоды TTP для NP влияют на доступ пациентов к медицинской помощи и исходы
  • Предоставление обновленной информации о том, на каком этапе в настоящее время находится Калифорния в разработке своих правил, определяющих период TTP для NP

Хотя необходимы дополнительные исследования, имеющиеся на сегодняшний день данные не показывают, что уход улучшился в результате обязательной ТТП.Таким образом, беспроблемный период TTP, сводящий к минимуму препятствия для практики, может лучше всего служить целям политиков Калифорнии по улучшению доступа к медицинскому обслуживанию для жителей штата, страдающих от нехватки поставщиков.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.