Dispositifs à semi-conducteurs - Potentiel de barrière

Les matériaux de type N et de type P sont considérés comme électriquement neutres avant d'être assemblés à une jonction commune. Cependant, après que la diffusion de jonction a lieu instantanément, lorsque les électrons traversent la jonction pour remplir les trous provoquant l'émergence d'ions négatifs dans le matériau P, cette action amène la zone proche de la jonction à prendre une charge négative. Les électrons quittant le matériau N le font générer des ions positifs.

Tout ce processus, à son tour, amène le côté N de la jonction à prendre une charge positive nette. Cette création de charge particulière a tendance à éloigner les électrons et les trous restants de la jonction. Cette action rend quelque peu difficile la diffusion d'autres porteurs de charge à travers la jonction. En conséquence, la charge s'accumule ou un potentiel de barrière émerge à travers la jonction.

Comme le montre la figure suivante. Le potentiel de barrière résultant a une petite batterie connectée à travers la jonction PN. Sur la figure donnée, observez la polarité de cette barrière de potentiel par rapport aux matériaux P et N. Cette tension ou potentiel existera lorsque le cristal n'est pas connecté à une source d'énergie externe.

Le potentiel de barrière du germanium est d'environ 0,3 V et celui du silicium de 0,7 V. Ces valeurs ne peuvent pas être mesurées directement et apparaissent à travers la région de charge d'espace de la jonction. Afin de produire une conduction de courant, le potentiel de barrière d'une jonction PN doit être surmonté par une source de tension externe.