Прямое смещение p-n-перехода

Подключение к p-n-структуре внешнего напряжения (напряжения смещения) приводит к изменению условий переноса заряда через p-n-переход. Существенную роль при этом играет полярность внешнего напряжения, прикладывемого к p-n-переходу. Рассмотрим случай, когда внешнее напряжение U_a подключено в прямом направлении, т.е. плюсом к p-области, а минусом – к n-области (рис. 2.3, а). При таком подключении источника создаваемое им электрическое поле направлено противоположно внутреннему полю в переходе, что приводит к уменьшению результирующего поля в p-n-переходе. Объемному заряду в p-n-переходе будет отвечать напряжение φ₀ – U_a, меньшее, чем в отсутствие внешнего источника. Величина φ₀ – U_a определяет величину потенциального барьера в p-n-переходе при включении внешнего источника в прямом направлении (рис. 2.3, б).

Уменьшение потенциального барьера облегчает переход основных носителей заряда под действием диффузии через границу раздела, что приводит к увеличению диффузионного тока (рис. 2.3, в).

С повышением приложенного внешнего напряжения диффузионный ток увеличивается, так как уменьшившийся потенциальный барьер способны преодолеть основные носители заряда, обладающие меньшей энергией. В связи с этим возрастает прямой ток через переход. Примерный вид прямой ветви вольт-амперной характеристики p-n-перехода показан на рис. 2.3, г. Ток I_a равен произведению плотности тока J_a через p-n-переход на площадь его сечения S.