Полупроводниковые приборы - барьерный потенциал

Материал N-типа и P-типа считается электрически нейтральным до того, как они будут соединены вместе на общем стыке. Однако после присоединения диффузия происходит мгновенно, когда электроны пересекают переход, чтобы заполнить дырки, вызывая появление отрицательных ионов в материале P, это действие заставляет соседнюю область перехода принимать отрицательный заряд. Электроны, покидающие материал N, заставляют его генерировать положительные ионы.

Весь этот процесс, в свою очередь, приводит к тому, что сторона N перехода получает чистый положительный заряд. Создание этого особого заряда имеет тенденцию отталкивать оставшиеся электроны и дырки от перехода. Это действие несколько затрудняет диффузию других носителей заряда через переход. В результате на переходе накапливается заряд или возникает барьерный потенциал.

Как показано на следующем рисунке. Результирующий барьерный потенциал имеет небольшую батарею, подключенную через PN-переход. На данном рисунке обратите внимание на полярность этого потенциального барьера по отношению к материалам P и N. Это напряжение или потенциал будут существовать, когда кристалл не подключен к внешнему источнику энергии.

Барьерный потенциал германия составляет приблизительно 0,3 В, а кремния - 0,7 В. Эти значения не могут быть измерены напрямую и проявляются в области пространственного заряда перехода. Чтобы обеспечить проводимость тока, барьерный потенциал PN-перехода должен быть преодолен внешним источником напряжения.