Что такое p-n переход и как он работает в диодах?

p-n-переход (электронно-дырочный переход) — область соприкосновения двух полупроводников с разными типами проводимости — дырочной (p, от англ. positive — положительная) и электронной (n, от англ. negative — отрицательная) 1.

Работа p-n-перехода в диодах основана на том, что при соприкосновении полупроводников разного типа возникает диффузионный ток 3. Это связано с тем, что свободные носители (электроны и дырки) стремятся перейти из той области, где их много, в ту область, где их мало 3. При прохождении через переход частицы рекомбинируют друг с другом 3. В результате этого вблизи границы перехода образуются избыточные заряды 3.

Если к слоям полупроводника приложено внешнее напряжение так, что создаваемое им электрическое поле направлено противоположно существующему в переходе полю, то динамическое равновесие нарушается, и диффузионный ток преобладает над дрейфовым током, быстро нарастая с повышением напряжения 1. Такое подключение напряжения к p-n-переходу называется прямым смещением (на область p-типа подан положительный потенциал относительно области n-типа) 1.

Если внешнее напряжение приложить так, чтобы созданное им поле было одного направления с полем в переходе, то это приведёт лишь к увеличению толщины слоёв пространственного заряда 1. Диффузионный ток уменьшится настолько, что преобладающим станет малый дрейфовый ток 1. Такое подключение напряжения к p-n-переходу называется обратным смещением (или запорным смещением) 1.

Таким образом, диод пропускает ток в одном направлении и препятствует протеканию тока в обратном направлении 3.