Dispositivi a semiconduttore - Potenziale barriera

I materiali di tipo N e P sono considerati elettricamente neutri prima di essere uniti insieme in una giunzione comune. Tuttavia, dopo l'unione, la diffusione avviene istantaneamente, poiché gli elettroni attraversano la giunzione per riempire i buchi facendo emergere ioni negativi nel materiale P, questa azione fa sì che l'area vicina della giunzione assuma una carica negativa. Gli elettroni che escono dal materiale N lo inducono a generare ioni positivi.

Tutto questo processo, a sua volta, fa sì che il lato N della giunzione assuma una carica netta positiva. Questa particolare creazione di carica tende a forzare gli elettroni e le lacune rimanenti lontano dalla giunzione. Questa azione rende in qualche modo difficile per altri portatori di carica diffondersi attraverso la giunzione. Di conseguenza, la carica si accumula o il potenziale di barriera emerge attraverso la giunzione.

Come mostrato nella figura seguente. Il potenziale barriera risultante ha una piccola batteria collegata attraverso la giunzione PN. Nella figura data osservare la polarità di questa potenziale barriera rispetto al materiale P e N. Questa tensione o potenziale esisterà quando il cristallo non è collegato a una fonte di energia esterna.

Il potenziale barriera del germanio è di circa 0,3 V e del silicio è di 0,7 V. Questi valori non possono essere misurati direttamente e appaiono attraverso la regione di carica spaziale della giunzione. Per produrre la conduzione di corrente, il potenziale barriera di una giunzione PN deve essere superato da una sorgente di tensione esterna.