Pn переход при прямом напряжении:

Если источник подключен плюсом к p-типу и минусом к n-типу, то такое напряжение называется прямым.

Поля, создаваемые прямым напряжением действуют навстречу полю с контактной разностью потенциалов так, что результативное поле становится слабее. Разность потенциалов в переходе падает, т. е. уменьшается и высота потенциального барьера.

Тогда диффузионный ток увеличивается, т. к. большее число носителей может преодолеть пониженный барьер. Ток дрейфа при этом не меняется, т. к. он зависит от числа неосновных носителей зарядов, попадающих на переход из PN-областей.

При прямом напряжении диффузионный ток становится больше тока дрейфа и чаще всего гораздо больше его, т. е. прямой ток является диффузионным током.

Инжекцией носителей называется введение носителей заряда через пониженный, из-за прямого напряжения, барьер в область, где эти носители являются неосновными. Область, из которой инжектируются носители, называют эммитерной или эмиттером, а в которую инжектируются неосновные для этой области носители, называют базой. Если рассмотреть инжекцию электронов, то n-область – эммитер, p-область база, для инжекции дырок – наоборот. Обычно концентрация примесей, а значит и основных носителей в p и n областях различна. Инжекция электронов из области с более высокой концентрацией основных носителей преобладает (из n-области). При прямом напряжении не только уменьшается потенциальный барьер, но и уменьшается толщина запирающего слоя, его сопротивление становится малым (единицы-десятки Ом). Если высота внешнего напряжения равна нескольким десяткам вольта, то для существенного понижения барьера и понижения сопротивления запирающего слоя достаточно подать на PN-переход такое же прямое напряжение. Поэтому большой ток можно получить при очень небольшом прямом напряжении. При некотором небольшом прямом напряжении можно вообще уничтожить барьер, тогда сопротивление запирающего слоя практически равно нулю и им можно пренебречь. Тогда прямой ток зависит от сопротивления самих P и N-областей. Прямой ток в разных частях PN структуры неодинаков.

PN-переход при обратном напряжении

Пусть источник подключен минусом к P, и плюсом к N.

Под действием через переход протекает очень небольшой обратный ток . Поле складывается с контактным полем. Результирующее поле возрастает. Высота потенциального барьера возрастает и даже при небольшом повышении барьера диффузионный ток прекращается, т. к. собственные скорости носителей малы. Ток проводимости остается неизменным. Выведение неосновных носителей через PN-переход, ускоряющихся электрическим полемсоздаваемое обратным напряжением называют экстракцией носителей заряда.

Обратный ток – ток проводимости, который вызван перемещение неосновных носителей. Обратный ток очень небольшой, т.к. неосновных носителей мало и сопротивление запирающего слоя очень велико. С повышением обратного напряжения поле в месте перехода становится сильнее, под действием его всё больше основных носителей выталкивается из пограничных областей вглубь p и n областей. Происходит обеднение слоя носителей, толщина запирающего слоя повышается, сопротивление слоя растет. Даже при небольших обратных напряжениях, обратный ток остается практически постоянным, т. к. число неосновных носителей ограничено. С повышением температуры концентрация неосновных носителей повышается, обратный ток растет, а обратное сопротивление падает. Включаем обратное напряжение. Сначала возникает процесс, связанный с движением основных носителей. Электроны в n- области движутся к плюсу источника, т. е. удаляются от pn-перехода, соответственно дырки p-области движутся к минусу источника. У минуса электрода идет рекомбинация дырок с электронами, которые приходят из проводника, т. е. от минуса источника. Т. к. из n-области уходят электроны, то она заряжается положительно, т. к. в ней остаются положительно заряженный атомы донорной примеси. Аналогично p-область заряжается отрицательно, т. к. дырки заполняются приходящими электронами и в ней остаются отрицательно заряженные атомы акцепторной примеси. Такое движение длится малый промежуток времени. Такой кратковременный ток подобен зарядному току конденсатора. По обе стороны PN-перехода возникают два разноименных объемных заряда, и вся система становится аналогом заряженного конденсатора с диэлектриком со значительным током утечки, роль которого играет обратный ток. Обратный ток PN-перехода мало зависит от напряжения.