Полупроводнички p-n спој
Полупроводници су материјали чија електронска својства зависе од концентрације примеса и ширине енергетског процепа. Сопствени полупроводници су они код којих својства зависе од електронске структуре самог полупроводника, а примесни или допирани полупроводници су они чија својства зависе од врсте и концентрације примеса. Увођењем примеса може се добити полупроводник n-типа или p-типа.
Од полупроводних материјала праве се све активне електронске компоненте.
Спајањем полупроводника p и n типа добија се p-n спој. У пракси су оба типа материјала делови истог кристала силицијума, чији су делови допирани различитим примесама. p-n спој је основни елемент сложенијих електронских елемената.
Концентрације главних носилаца електричне струје је различита у једном и другом полупроводнику. При њиховом спајању слободни електрони прелазе из n-области у p-област и попуњавају шупљине (рекомбинују се са шупљинама). При томе у n-области остаје вишак позитивног наелектрисања, а у p-области вишак негативног наелектрисања. Крајњи резултат је успостављање електричног поља у слоју око споја (контактно електрично поље). Електрично поље је усмерено од n ка p делу споја.
Ово електрично поље почиње спречава даље кретање главних носилаца из једног слоја у други. Формира се потенцијална баријера. При одређеној дебљини прелазне области успоставља се равнотежа при којој је висина потенцијалне баријере толика да да зауставља кретање електрона и шупљина. Значи, контактно електрично поље не дозвољава прелаз главних носилаца наелектрисања из једног дела споја у други.
Дебљина прелазне области у стању равнотеже обично се креће од 10-5 cm до 10-4 cm. Контактна разлика потенцијала (контактни напон) која у стању равнотеже спречава кретње главних носилаца наелектрисања има вредност до 1V. Главни носиоци наелектрисања могу да савладају ову потенцијалну баријеру само при температурама p-n споја од неколико хиљада келвина.
Ширина прелазне области и контактни напон могу да се промене помоћу спољашњег електричног поља. У зависности од смера спољашњег електричног поља могућа су два случаја.
Спој директно поларисан
За n део споја везан је негативан, а за p део позитиван пол извора струје. Спољашње електрично поље има супротан смер од контактног електричног поља.
Електрони са негативног пола извора електричне струје одлазе на n део, а из p дела одлазе електрони на позитиван пола извора електричне струје. При томе се смањује ширина прелазне области и контактни напон. То омогућава кретање главних носилаца наелектрисања. Јачина електричне струје зависи од електричног напона на који је прикључен p-n спој.
Спој инверзно поларисан
За n део споја везан је позитиван, а за p део негативан пол извора струје. Спољашње електрично поље има исти смер као контактно.
Електрони из n дела одлазе према позитивном полу извора, а са негативног пола извора електрони одлазе у p део и рекомбинују се са шупљинама. На тај начин се повећава ширина прелазне области, а тиме и висина потенцијалне баријере. Овакав p-n спој има велику електричну отпорност и практично не проводи електричну струју.
Додатак:
| Полупроводници | Полупроводничке диоде |