2. Chuyển tiếp –N và đặc tính chỉnh lưu
2.1Chuyển tiếp Nở trạng thái cân bằng
Giả sử cĩ 2 khối bán dẫn loại P và loại N tiếp xúc nhau theo tiết diện phẳng như hình vẽ.
Trước khi tiếp xúc, mỗi khối bán dẫn đều cân bằng về điện tích (tổng điện tích dương bằng tổng điện tích âm) đồng thời giả thiết rằng nồng độ hạt dẫn cũng như nồng độ tạp chất phân bố đều. Khi tiếp xúc nhau, do chênh lệch nồng độ (pp > pn; nn > pn) sẽ xảy ra hiện tượng khuếch tán của các hạt dẫn đa số: lỗ trống khuếch tán từ P sang N, điện tử khuếch tán từ N sang P. Chúng tạo nên dịng điện khuếch tán cĩ chiều từ P sang N.
Trên đường khuếch tán, các điện tích trái dấu sẽ tái hợp với nhau làm cho trong một vùng hẹp ở hai bên mặt ranh giới, nồng độ hạt dẫn giảm xuống rất thấp. Tại vùng đĩ (vùng cĩ bề dày l0), bên bán dẫn P hầu như chỉ cịn lại các ion âm, cịn bên bán dẫn N chỉ cịn lại các ion dương, nghĩa là hình thành hai lớp điện
(VN>VP) gọi là hiệu điện thế tiếp xúc. Như vậy trong mặt ranh giới xuất hiện một điện trường hướng từ N sang P gọi là điện trường tiếp xúc Etx.
Vùng hẹp nĩi trên gọi là vùng nghèo hay chuyển tiếp P – N. Nồng độ hạt dẫn trong vùng này chỉ cịn rất thấp nên điện trở suất rất cao so với các vùng cịn lại. Do tồn tại điện trường tiếp xúc, các hạt dẫn thiểu số của 2 chất bán dẫn bị cuốn về phía đối diện: lỗ trống từ bán dẫn N chạy về phía cực âm của điện trường; điện tử từ bán dẫn P chạy về phía cực dương của điện trường. Chúng tạo nên dịng điện trơi, ngược chiều với dịng khuếch tán của hạt dẫn đa số.
Nồng độ hạt dẫn đa số trong 2 khối bán dẫn càng chênh lệch thì hiện tượng khuếch tán càng mãnh liệt và hiện tượng tái hợp càng nhiều, do đĩ điện trường tiếp xúc ngày càng tăng và dịng điện trơi của hạt dẫn thiếu số ngày càng tăng. Vì vậy chỉ sau một thời gian ngắn, dịng trơi và dịng khuếch tán trở nên cân bằng nhau, triệt tiêu nhau và dịng tổng hợp qua mặt ranh giới sẽ bằng 0. Khi đĩ chuyển tiếp P – N đạt tới trạng thái cân bằng. Ứng với trạng thái đĩ, hiệu điện thế tiếp xúc giữa bán dẫn N và P cĩ một giá trị nhất định. Thơng thường hiệu điện thế tiếp xúc vào khoảng 0.35V (đối với Ge) hoặc 0.7V (đối với Si). Hiệu điện thế này ngăn cản khơng cho hạt dẫn tiếp tục chuyển động qua mặt ranh giới, duy trì trạng thái cân bằng nên được gọi là “hàng rào điện thế”.