Urządzenia półprzewodnikowe - potencjał bariery

Materiały typu N i P są uważane za elektrycznie obojętne, zanim zostaną połączone na wspólnym złączu. Jednak po połączeniu dyfuzji następuje natychmiastowo, gdy elektrony przechodzą przez złącze, wypełniając dziury powodujące pojawienie się jonów ujemnych w materiale P, działanie to powoduje, że pobliski obszar złącza przyjmuje ładunek ujemny. Elektrony opuszczające materiał N powodują, że generuje on jony dodatnie.

Cały ten proces z kolei powoduje, że strona N skrzyżowania przyjmuje dodatni ładunek netto. Ten szczególny ładunek ma tendencję do odsuwania pozostałych elektronów i dziur od złącza. To działanie utrudnia innym nośnikom ładunków dyfuzję przez złącze. W rezultacie ładunek jest gromadzony lub potencjał bariery pojawia się na skrzyżowaniu.

Jak pokazano na poniższym rysunku. Wynikowy potencjał bariery ma małą baterię podłączoną przez złącze PN. Na podanym rysunku zwróć uwagę na biegunowość tej potencjalnej bariery w odniesieniu do materiału P i N. To napięcie lub potencjał będzie istniał, gdy kryształ nie będzie podłączony do zewnętrznego źródła energii.

Potencjał barierowy germanu wynosi w przybliżeniu 0,3 V, a krzemu 0,7 V. Wartości tych nie można zmierzyć bezpośrednio i pojawiają się one w obszarze złącza przestrzennego ładunku. Aby wytworzyć przewodzenie prądu, potencjał bariery złącza PN musi zostać pokonany przez zewnętrzne źródło napięcia.