Тепе-теңдік күйдегі p-n-ауысуды алу

6 суретте тепе-теңдік күйдегі р-n-ауысудағы үрдістер моделі келтірілген.

6 Сурет – p-n-ауысудың тепе-теңдік күйі [6]

p және n аймақтардың шекарасында еркін заряд тасымалдаушылардың концентрациясының градиенті орын алған. Диффузия әсерінен n аймақтағы электронадар n аймаққа ауысып ондағы кемтіктермен рекомбинацияға ұшырайды (өзара жойылады). Кетіктер керісінше, р аймақтан n аймаққа ауысып электордармен рекомбинацияға ұшырайды. Нәтижесінде р аймақта шекараға жақын ауданда осы аймаққа өтіп кеткен электрондардың теңгерілмеген артық теріс заряды пайда болады. Керісінше, n аймақтың шекараға жақын аумағында осы аймаққа ауысқан кемтіктердің теңгерілмеген оң заряды пайда болады. Зарядтар арасында «φ_к» потенциалдар айырымы және кернеулігі Е_к электр өрісі пайда болады. Бұл өріс еркін заряд тасымалдаушыларының (электрондар мен кемтіктердің) p және n аймақтарының терең аудандарынан p-n-ауысудан әрі қарай ауыса беруіне (диффузиясына) бөгет болады. p-n аймақтардың шекарасындағы еркін заряд тасымалдаушылары кеміп қалған (кедейленген) аймақ p-n-ауысу деп аталады. Егер сырттан p-n-ауысуға ешқандай кернеу берілмеген болса, онда p-n-ауысу арқылы бір біріне қарама қарсы тектері екі түрлі зарядтар ағыны (екі түрлі ток) қозғалады, және олар тепе-теңдік ағындар болып табылады. Біріншісі – диффузиялық ток, концентраяциялар айырым әсерінен пайда болады. Екіншісі – дрейфтік ток, диффузиялық ток әсерінен пайда болған потенциалдар айырымы еркін заряд тасымалдаушыларды қозғалысқа келтіреді, тек ол токтың бағыты диффузиялық ток бағытына қарама-қарсы болады. Сонымен сырттан кернеу берілмесе, бұл екі ток өзара бірін-бірі теңгереді де p-n-ауысудағы нәтижелік ток нөлге тең болады.

I_pn = I_диф + I_др = 0

Бұл қатынас p-n-ауысудағы токтардың динамикалық тепе-теңдік шарты деп аталады.