Halbleiterbauelemente - Barrierepotential

Material vom N-Typ und P-Typ wird als elektrisch neutral betrachtet, bevor sie an einer gemeinsamen Verbindungsstelle miteinander verbunden werden. Nachdem jedoch die Diffusion sofort verbunden ist und Elektronen den Übergang kreuzen, um Löcher zu füllen, wodurch negative Ionen im P-Material austreten, bewirkt diese Aktion, dass der nahe gelegene Bereich des Übergangs eine negative Ladung annimmt. Elektronen, die das N-Material verlassen, bewirken, dass es positive Ionen erzeugt.

All dieser Prozess bewirkt wiederum, dass die N-Seite des Übergangs eine positive Nettoladung annimmt. Diese besondere Ladungserzeugung neigt dazu, die verbleibenden Elektronen und Löcher vom Übergang wegzudrücken. Diese Aktion macht es für andere Ladungsträger etwas schwierig, über den Übergang zu diffundieren. Infolgedessen wird die Ladung aufgebaut oder es entsteht ein Barrierepotential über der Verbindungsstelle.

Wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Das resultierende Barrierepotential hat eine kleine Batterie, die über den PN-Übergang angeschlossen ist. Beobachten Sie in der angegebenen Abbildung die Polarität dieser Potentialbarriere in Bezug auf P- und N-Material. Diese Spannung oder dieses Potential liegt vor, wenn der Kristall nicht an eine externe Energiequelle angeschlossen ist.

Das Barrierepotential von Germanium beträgt ungefähr 0,3 V und von Silizium 0,7 V. Diese Werte können nicht direkt gemessen werden und erscheinen über den Raumladungsbereich des Übergangs. Um eine Stromleitung zu erzeugen, muss das Barrierepotential eines PN-Übergangs durch eine externe Spannungsquelle überwunden werden.