Как на свойства р n перехода влияет выбор типа полупроводника

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» Кафедра «Информатика»

Лабораторная работа №1

по теме: «Исследование идеализированного р—n перехода»

по дисциплине «Электроника»

Выполнила: студентка БСТ2001

Проверила: старшая преподавательница

Цель работы:

Целью настоящей работы является определение основных характеристик идеализированного р-n перехода. Исходными данными являются параметры конструкции: тип полупроводника, концентрация примесей, площадь р-n перехода. Определяются следующие характеристики идеализированного р-n перехода в отсутствие внешнего напряжения:

– контактная разность потенциалов;

– тепловой ток (ток насыщения);

– напряжение и тип пробоя;

Рисунок 1 – схема P-N перехода для варианта 11

Номер зачётной книжки – 20051, в итоге изменяю начальные данные в 1.5 раза:

Концентрация акцепторной примеси: 1.5Е18

Концентрация донорной примеси: 1.5Е16

Таблица 1 – Заполненная таблица для варианта 11

Характеристики p-n перехода

Вариант с увеличенным U_проб.

Вариант с уменьшенной С_б0

Вариант с уменьшенным I₀

Исходные данные

Результаты при Т = 300 К

1. Так как контактная разность потенциалов примерно соответствует U_пр, её можно посчитать по формуле 1.

, (1)

2. Для идеального P-N перехода барьерная ёмкость находится по формуле 2. Для уменьшения барьерной ёмкости нужно уменьшить площадь

, (2)

3. Для уменьшения теплового тока нужно уменьшить площадь P-N перехода или/и увеличить концентрацию донорной примеси по формуле 3.

, (3)

Ответы на контрольные вопросы:

1. Указать направление диффузии и дрейфа в асимметричном р-n переходе при U=0. Какие составляющие (электронная, дырочная) будут преобладать?

При ассиметричном переходе могут преобладать и донорная и акцепторная примеси. Диффузия – смешение одного вещества с другим при их контакте – происходит от большей концентрации к меньшей. При дрейфе наоборот – от меньшей концентрации к большей. Переход основных носителей к смежным областям приводит к рекомбинации (исчезновение пары свободных носителей противоположного заряда в среде с выделением энергии), то есть к уменьшению концентрации основных носителей. В результате в смежной области концентрация дырок и электронов низкая, область называется обеднённой. Количество электронов и дырок будут примерно равны.

2. Почему диффузия носителей не приводит к выравниванию концентраций?

Собственное электрическое поле P-N перехода характеризуется контактной разностью потенциалов . Диффузия не будет проходить до конца.

3. Какие заряды количественно преобладают вблизи контакта р- и n- областей?

Преобладают неосновные, так как основные носители переходят в смежную зону становясь неосновными.

Почему на границе областей концентрация подвижных носителей невелика?

Подвижные уходят от контакта.

4. Какой окажется контактная разность потенциалов φ_k при подаче внешнего напряжения, равного ?

Величина примерно равна напряжению пробоя, при котором электрическое поле перехода исчезает и перестаёт препятствовать протеканию большого диффузионного тока – прямого тока I_ПР. Они имеют разные направления.

5. Как на свойства р-n перехода влияет выбор типа полупроводника?

Тип влияет на значение тока насыщения I₀, что в свою очередь влияет на I_ПР и I_ОБР, причём не только идеализированного, но и реального P-N перехода.

6. Как на свойства р-n перехода влияет концентрация примесей?

Из формулы 1 видно, что концентрация примесей влияет на контактную разность потенциалов , и на толщину P-N перехода, представленную формулой 4.

(4)

7. Как на свойства р-n перехода влияет его площадь?

Площадь влияет на значение тока насыщения, что видно из формулы 3 и барьерной ёмкости — формула 2. Чем больше площадь перехода, тем больше эти два показателя.

P-n переход в полупроводниках

Физические основы работы полупроводникового диода. Метод. указания. — Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011. — 10 с.

В краткой форме рассмотрены процессы, протекающие в p-n переходе полупроводникового диода.

Методические указания предназначены для студентов инженерных специальностей всех форм обучения в лабораторном практикуме по физике (раздел «Оптика») и ФОИ.

Печатается по решению методической комиссии факультета
«Н и КМ»

Научный редактор к.ф.-м.н., проф. Наследников Ю.М.

Цель работы:

1. Ознакомление с принципом работы полупроводникового диода и стабилитрона.

2. Исследование вольтамперных характеристик полупроводникового диода и стабилитрона.

Приборы и принадлежности: установка для снятия вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов.

Краткая теория

P-n переход в полупроводниках

Полупроводниками (п.п.) называют широкий класс веществ, которые по электропроводности занимают промежуточное место между металлами и изоляторами. Характерной особенностью полупроводников, отличающей их от металлов, является экспоненциальный рост электропроводности при повышении температуры.

Большинство полупроводниковых приборов изготавливается на основе четырехвалентных германия (Ge) и кремния (Si). В зависимости от типа примеси полупроводник может обладать электронной (n — типа) или дырочной (p — типа) проводимостью. Проводимость n — типа достигается введением в п.п. донорной примеси (для Ge и Si это пятивативалентные элементные — сурьма, мышьяк, фосфор),
а p — типа — введением акцепторной примеси (для Ge и Si это трехвалентные элементы — индий, бор, галлий, алюминий).
Наряду с основными носителями заряда (электронами в п.п. n — типа и дырками в п.п. p — типа) в п.п. всегда присутствуют и, так называемые, неосновные носители. Это дырки в п.п. n — типа и электроны
в п.п. p — типа.Концентрация неосновных носителей в области рабочих температур п.п. приборов, как правило, значительно меньше концентрации основных носителей.

Полупроводниковый диод представляет собой контакт двух полупроводников с различным типом проводимости.
Такой контакт получил название p-n перехода.

При формировании p-n перехода под влиянием разности концентраций дырки из p -области диффундируют в n -область, а электроны, соответственно, из n -области в p -область. Дырки, перешедшие в n -область, рекомбинируют (т.е., объединяются с электронами) вблизи границы p-n перехода, а соответственно, электроны, перешедшие в p -область, рекомбинируют с дырками. Вследствие этого пограничный слой p-n перехода обедняется носителями заряда — электронами и дырками и возникает пограничная область повышенного сопротивления. При этом атомы донорной примеси, от которых ушли электроны, становятся положительно заряженными ионами, а атомы акцепторной примеси — отрицательно заряженными ионами. В результате, на границе полупроводников p — и
n — типа возникает область двойного пространственного заряда (рис.1а).

Рис. 1. Модель p-n перехода и потенциальный барьер в случаях:
а) p-n переход без внешнего смещения;

б) p-n переход, смещенный в обратном (запорном) направлении;

в) p-n переход, смещенный в прямом (пропускном) направлении.

Образующаяся при этом разность потенциалов U₀ вызывает появление внутреннего электрического поля с напряженностью E₀=U₀/d₀, где d₀ -ширина области перехода. Как следует из рис.1,а, внутреннее поле в переходе препятствует дальнейшему взаимному
″перемешиванию″ дырок и электронов. Когда разность потенциалов в p-n переходе достигает значения U₀, а напряженность электрического поля — значения E₀, ток, вызванный движением основных носителей заряда (электроны n -области и дырки p -области), прекращается. Такое состояние p-n перехода называется равновесным, а внутренняя разность потенциалов U₀ — равновесной разностью потенциалов.
В верхней части рисунка 1,а равновесная разность потенциалов для наглядности представлена в виде потенциального барьера прямоугольной формы, который препятствует движению основных носителей заряда (как дырок, так и электронов) и имеет высоту U₀. Сопротивление обедненного слоя шириной d₀ оказывается даже большим, чем у химически чистого полупроводника, у которого при комнатной температуре имеется вполне определенная концентрация носителей заряда.

В зависимости от полярности внешнего напряжения, приложенного к переходу, толщина слоя, обладающего большим сопротивлением, будет меняться. Если к p-n переходу приложить напряжение в обратном направлении (U<0) (рис.1,б), то величина потенциального барьера увеличится до значения U + U₀, в результате чего ширина обедненного слоя возрастет до d₁>d₀. В этом случае через переход будет протекать в обратном направлении малый ток (порядка нескольких микроампер). Этот ток называют обратным. Наличие обратного тока связано с тем, что в полупроводнике p или n- типа всегда имеется небольшое количество носителей зарядов другого знака, которые слабо влияют на его электрические свойства. Эти заряды, как это отмечалось ранее, называются неосновными (их наличие связано с собственной проводимостью полупроводников) и их концентрацию, в отличие от концентрации основных носителей n_n и p_p, принято обозначать через n_p и p_n. Электрическое поле барьера, при указанной полярности приложенного напряжения, способствует передвижению неосновных носителей через p-n переход.
При приложении к переходу напряжения в прямом направлении (U>0), высота барьера и ширина области с большим сопротивлением уменьшаются до значений, соответственно U₀-U и d₂<d₀. Теперь основные носители уже сравнительно легко могут преодолевать потенциальный барьер. Такое состояние перехода характеризуется малым сопротивлением и большим током, равным сумме дырочной и электронной составляющих, связанных с основными носителями заряда (рис.1,в).

Таким образом, сопротивление p-n перехода мало в прямом направлении и велико в обратном (прямое сопротивление
p-n перехода порядка 0,1-100 Ом, а обратное равно 10 5 -10 7 Ом).

На этом свойстве основано его применение в качестве выпрямителя переменного тока. Устройства, выполняющие эти функции, получили название полупроводниковых диодов. Вольтамперная характеристика (ВАХ) п.п. диода представлена на рис.2.

Рис. 2. Типичная вольтамперная характеристика p-n перехода

Пробой p-n перехода

С ростом обратного напряжения может наступить пробой p-n перехода. При этом ток и проводимость в обратном направлении резко возрастают. Различают три основных вида пробоя, два из которых являются следствием чрезмерно большого электрического поля в переходе, третий связан с тепловыми явлениями. Вольт — амперные характеристики (ВАХ) туннельного — 1, лавинного — 2 и теплового — 3 пробоев представлены на рис.3.

Рис. 3 Обратные ветви ВАХ p-n перехода в области пробоя

Через I_s обозначен обратный ток насыщения. Обратная ветвь здесь изображена в сильно увеличенном масштабе, поэтому в начале координат имеет место ″излом″ характеристики.

Все рассмотренные виды пробоев являются обратимыми, т.е. диод может оставаться работоспособным после пробоя, если средняя мощность, выделяемая в переходе, не превысит максимально допустимую, при которой начинают происходить необратимые изменения в кристаллической структуре полупроводника, характерные для теплового пробоя. Максимальная мощность рассеивания указывается в паспорте полупроводникового прибора.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Полупроводники p и n типа, p-n переход

Внесение в полупроводник примесей существенно влияет на поведение электронов и энергоуровни спектра кристалла. Валентные электроны примесных атомов создают энергетические уровни в запрещенной зоне спектра. К примеру, если в решетке германия один атом замещен пятивалентным атомом фтора, то энергия дополнительного электрона станет меньше, чем энергия, которая соответствует нижней границе зоны проводимости. Энергетические уровни подобных примесных электронов находятся ниже дна зоны проводимости. Эти уровни заполненные электронами называют донорными. Для перевода электронов с донорных уровней в зону проводимости необходима энергия меньше, чем у чистого полупроводника. После того как электроны переброшены в зону проводимости с донорных уровней, говорят, что в полупроводнике появилась проводимость n-типа. Полупроводники с донорной примесью называют электронными (донорными) или полупроводниками n-типа (negative — отрицательный). Электроны в полупроводниках n — типа служат как основные носители заряда, дырки — неосновными. Энергетическая диаграмма такого полупроводника изображена на рис.1.

Полупроводники p типа

В полупроводнике, который содержит акцепторную примесь, электроны довольно легко переходят из валентной зоны на акцепторные уровни. В такой ситуации в валентной зоне появляются свободные дырки. Число дырок в данном случае существенно больше, чем свободных электронов, которые образовались при переходе из валентной зоны в зону проводимости. В данной ситуации дырки — основные носители заряда, электроны — неосновные. Проводимость полупроводника, который включает акцепторную примесь, носит дырочный характер, сам проводник при этом называется дырочным (акцепторным) или полупроводником p-типа (positive — положительный). Энергетическая диаграмма полупроводника p-типа приведена на рис.2.

p-n переход

p-n переход создают в естественном полупроводнике легированием донорными и акцепторными примесями по разные стороны от границы раздела. При этом область, в которую вводились донорные примеси становится n-областью с электронной проводимостью, область в которую ввели акцепторные примеси — p-областью с преимущественной дырочной проводимостью.

Так как в n- области концентрация электронов больше (в сравнении с концентрацией дырок), а в p- области наоборот, то электроны диффундируют из n- области, в p- область, а дырки в обратном направлении. В результате в n- области возникает положительный заряд, а в p- области отрицательный Появляющаяся таким образом, разность потенциалов и электрическое поле пытаются замедлить диффузию положительных и отрицательных зарядов. При некотором напряжении возникает равновесие. Так как заряд электрона меньше нуля, то рост потенциала ведет к уменьшению потенциальной энергии электронов и росту потенциальной энергии дырок. Как следствие роста потенциала n- области потенциальная энергия электронов в этой области уменьшается, а в p- области увеличивается. С потенциальной энергией дырок дело обстоит наоборот. Характер изменения электрического потенциала совпадает с характером изменения потенциальной энергии дырок.

Итак, возникает потенциальный барьер, который противостоит потоку диффузии электронов и дырок со стороны перехода с их большей концентрацией, то есть напору электронов со стороны n- области и напору дырок из p- области. Этот потенциальный барьер растет до величины, при которой появляющееся на переходе электрическое поле порождает такие токи из носителей заряда, которые полностью компенсируют диффузионные потоки. Так достигается стационарное состояние.

Электроны и дырки в зоне проводимости полупроводников имеют конечное время жизни. Дырки, которые попали из p- области в n- область диффундируют в ней в течение некоторого времени, а затем аннигилируются с электронами. Так же ведут себя электроны, которые попали из n- области в p- область. Следовательно, концентрация избыточных дырок в n- области и концентрация электронов в p- области уменьшается (по экспоненте) при удалении от границы перехода.

[Примечание] Обычно энергия Ферми p и n- областей полупроводников отличается примерно на 1эВ. Значит, разность потенциалов, которая появляется на переходе и выравнивает энергии Ферми по разные стороны перехода, имеет величину порядка 1В.

Электрический ток, через p-n переход

Допустим, что напряжение приложено так, что у n- области потенциал имеет знак минус, со стороны p- области — плюс. Потенциальный барьер в таком случае, для основных носителей тока уменьшатся. Следовательно, сила тока основных носителей растет. Сила тока неосновных носителей почти не изменяется, так как диффузионный ток определен концентрацией носителей заряда и не зависит от приложенной разности потенциалов.

Если внешнее напряжение приложено так, что у n- области потенциал больше нуля, а со стороны p- области меньше нуля, то для основных носителей тока потенциальные барьеры увеличиваются. Тогда ток основных носителей почти равен 0. Ток неосновных носителей не изменяется. Если ток в направлении от n- области к p-области не течет, то такое направление называют запорным. Обратное направление называют проходным.

Переход металл — полупроводник имеет способность пропускать ток в одном направлении и не пропускать в другом. Причем, полупроводник может быть любого типа. Это явление связано с тем, что любой полупроводник по отношению к металлу очень беден свободными электронами. В случае перехода металл — проводник, проходным направлением будет направление от полупроводника к металлу.

p-n переход действует как диод, так как имеет одностороннюю проводимость. Наиболее часто применяемыми материалами для создания p-n переходов служат германий и кремний. У германия концентрация основных носителей больше, чем у кремния, больше их подвижность. Из-за этого проводимость p-n переходов в германии в проходном направлении существенно больше, чем у кремния, но соответственно больше обратный ток. Кремний же можно использовать в широком спектре температур.

Задание: Вольт — амперная характеристика для p-n перехода в кремний изображена на рис. 3. p-n перехода для германия на рис. 4. Сравните их, объясните различия.

Вольтамперная характеристика p-n перехода показывает, переход имеет одностороннюю проводимость, а именно проводит ток в направлении из области p в область n. (Положительные значения напряжение U соответствуют изменению потенциала на переходе от p области к n области).

Возможной причиной отличий вольтамперной характеристики кремния (рис.3) от вольт — амперной характеристики германия служит низкая концентрация неосновных носителей в кремнии. Получается при небольших приложенных напряжениях плотность тока (j) неосновных носителей очень мала и только при U=0,6B сила тока начинает расти по экспоненте (у германия это происходит при U=0 B).

Задание: Что такое туннельный эффект?

При большой концентрации атомов примеси в полупроводниках происходит расширение примесных уровней. Уровни перекрывают границу между зонами. Как результат — уровень Ферми попадает внутрь либо проводящей, либо валентной зоны. При отсутствии внешнего напряжения энергии Ферми по разные стороны перехода одинаковы. При сильном легировании переход становится узким, концентрация неосновных носителей мала.

Если приложить внешнее напряжение в проходном направлении, то появляется небольшой диодный ток. Но, так как по разные стороны перехода, который делится потенциальным барьером энергии носителей равны, возникает так называемый туннельный эффект Носители проходят через потенциальный барьер без изменения энергии. Из-за этого через потенциальный барьер течет значительный ток. При увеличении напряжения энергия электронов в n-области растет, в p —области уменьшатся, при этом область перекрытия примесных уровней становится меньше. Как следствие, уменьшается сила тока. (Максимум тока достигается, когда зоны перекрывают друг друга наибольшим образом). В тот момент, когда примесные зоны сдвигаются относительно друг друга настолько, что каждой из них на другой стороне перехода противостоит запрещенная зона, туннелированние прекращается. При этом сила тока через переход уменьшается. При высоких напряжениях зоны проводимости n и p областей оказываются на одном уровне, возникает обычный диодный ток. Сила тока снова растет. В интервале от первого максимума тока до следующего за ним минимума туннельный диод проявляет эффект отрицательного сопротивления, когда увеличение напряжения ведет к уменьшению силы тока. Рис.5 Вольт — амперная характеристика туннельного диода.

Свойства р-n-перехода

В полупроводниковых приборах широко применяют электронные переходы. Под электронным переходом понимают переходный слой в полупроводниковом материале между двумя областями с различными типами электропроводности или разными значениями удельной электрической проводимости. Наибольшее применение имеет электронный переход (р-n-переход), представляющий собой переходный слой между областями полупроводника с электропроводностью р-типа и n-типа.

Если концентрация примесей в обеих областях примерно одинакова (р_р=n_n), то такой р-n-переход называют симметричным. По площади р-n-переходы делятся на плоскостные, у которых линейные размеры, определяющие площадь перехода, значительно превышают его толщину, и точечные, у которых эти размеры меньше толщины перехода.

Наиболее широко применяются плоскостные переходы. Они являются рабочими элементами диодов и большинства полупроводниковых диодов. Получить р-n-переход путём простого соприкосновения полупроводников р-типа и n-типа невозможно. Этому препятствуют плёнки окислов, покрывающие поверхности полупроводников, а также воздушная прослойка. Электронный переход образуется в единой пластинке полупроводника с помощью той или иной технологии. Наибольшее применение имеют два метода изготовления р-n-переходов: сплавной и диффузионный.

Сущность сплавного метода состоит в следующем. К пластинке, например, N-Ge прикрепляют таблетку In и нагревают в вакууме до 500°С. При этом таблетка In расплавляется и растворяет прилегающую к ней поверхность пластинки Ge. На границе между пластинкой Ge и таблеткой In образуется тонкий слой Ge с примесью In, т.е. P-Ge. Между слоем P-Ge и пластинкой N-Ge возникает р-n-переход (рис.1).

Рис. 1. Сплавной переход

Таблетка In служит омическим контактом. К ней припаивают никелевую проволочку — один из выводов. На противоположную грань пластинки N-Ge наносят слой олова, к которому припаивают второй вывод. Кремниевый сплавной р-n-переход получают вплавлением алюминия в пластинку N-Si при температуре 700°С.

При диффузионном методе изготовления Ge р-n-перехода исходную пластинку N-Ge нагревают в печи, наполненной парами In, до 900°С. При этом происходит интенсивная диффузия атомов In в пластинку N-Ge. На поверхности последней образуется слой P-Ge. Толщина этого слоя регулируется продолжительностью процесса диффузии. Затем путём травления удаляют слой P-Ge со всех граней пластинки кроме одной, создают омические контакты, к которым припаивают выводы.

Германиевый точечный р-n-переход получают следующим образом. К хорошо отполированной поверхности пластинки N-Ge прижимают заострённую иглу из бериллиевой бронзы. Затем полученный контакт подвергают формовке, заключающейся в том, что через контакт пропускают мощные, но кратковременные импульсы тока.

При этом происходит сильный местный разогрев контакта, в результате чего атомы бериллия, являются акцептором по отношению к Ge, диффундируют в пластинку N-Ge и образуют тонкую полусферическую р-область вблизи иглы. Кончик иглы сплавляется с полупроводником, благодаря чему обеспечивается стабильность и механическая прочность.

Промежуточное положение между плоскостными и точечными переходами по площади занимают микросплавные переходы, которые получают путем вплавления очень маленькой таблетки.

Рассмотрим процессы, происходящие в плоскостном симметричном р-n-переходе.

Р-n-переход без внешнего напряжения.

В момент образования р-n-перехода как р-область, так и n-область электрически нейтральны. Но в р-области много дырок и мало свободных электронов, а в n-области наоборот, много свободных электронов и мало дырок.

Резкое различие концентраций одноименных носителей заряда в р- и n-областях приводит к возникновению диффузии. Дырки, совершающие хаотическое тепловое движение в р-области, начнут переходить в n-область. В обратном направлении будут перемещаться свободные электроны. Таким образом, через границу раздела областей начнет протекать ток диффузии, образованный основными носителями заряда и содержащий дырочную и электронную составляющие:

Поскольку за направление тока принято направление перемещения положительных зарядов, ток диффузии будет протекать от р-области к n-области.

В результате диффузии нарушается электрическая нейтральность р- и n-областей. В р-области вблизи границы раздела областей выступят нескомпенсированные отрицательные заряды атомов акцепторной примеси т.к. часть ранее компенсировавших их положительно заряженных дырок перейдет в n-область, а другая часть рекомбинирует с пришедшими из n-области свободными электронами. В приконтактной части n-области появятся нескомпенсированные положительные заряды атомов донорной примеси, поскольку компенсировавшие их ранее отрицательно заряженные свободные электроны частично перейдут в p-область, а частично рекомбинируют с диффундирующими n-области дырками. Таким образом, по обе стороны от границы раздела областей появятся заряды противоположных знаков (рис.2а). Энергетическая диаграмма, т.е. энергия, которой будет обладать электрон, находясь в той или иной обаласти, изображена на рис.2б.

Между ними образуется электрическое поле, препятствующее диффузионному перемещению основных носителей заряда и называемое поэтому потенциальным барьером. Приконтактные участки p- и n-областей с появившимися нескомпенсированными зарядами атомов акцепторной и донорной примесей являются p-n-переходом. По мере перехода основных носителей заряда через границу раздела и роста в результате этого потенциального барьера, ток диффузии будет уменьшаться, так как все меньшее число основных носителей заряда будет иметь энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера.

Высота потенциального барьера равна контактной разности потенциалов и обычно составляет десятые доли вольта. Чем больше концентрация примесей, тем выше концентрация основных носителей, и тем большее число их диффундирует чрез границу.

а) структура	Рис. 3. Образование потенциального барьера р-n-перехода.
б) энергетическая диаграмма Рис.2. р-n переход в состоянии термодинамического равновесия

С возникновением электрического поля на границе раздела областей появляется возможность обратного перехода носителей заряда: дырок из n-области в p-область и свободных электронов из p-области в n-область. Так, дырка, совершающая тепловое хаотическое движение в n-области вблизи перехода, может попасть в электрическое поле перехода, которое для нее в данном случае (при переходе из n-области в p-область) не является потенциальным барьером, а, наоборот, является ускоряющим. Поэтому дырка будет переброшена полем в p-область. При этом в p-области будет скомпенсирован отрицательный заряд одного из атомов акцепторной примеси, расположенного вблизи границы раздела областей. В то же время свободный электрон, совершающий хаотическое тепловое движение в p-области, попав в поле перехода, будет переброшен им в n-область, где скомпенсирует один из положительных атомов донорной примеси. Переходя через границу раздела областей, неосновные носители заряда образуют дрейфовый ток, состоящий, как и ток диффузии, из дырочной и электронной составляющих:

Дрейфовый ток препятствует повышению потенциального барьера и понижению диффузионного тока до нуля. В установившемся режиме в p-n-переходе наступает динамическое равновесие: ток диффузии, понижаясь, становится равным встречному дрейфовому току и результирующий ток через переход становится равным нулю. Величина дрейфового тока определяется концентрацией неосновных носителей заряда в p-n-областях (чем больше неосновных носителей в данной области, тем больше вероятность попадания их в поле перехода) и практически не зависит от напряженности электрического поля перехода. Поскольку концентрация не основных носителей заряда в р- и n- областях, а значит и дрейфовый ток, в сильной мере зависит от температуры, дрейфовый ток через р-n-переход принято называть тепловым током.

Диффузия основных носителей заряда в смежную область при образовании р-n-перехода и усиленная рекомбинация их там приводят к тому, что внутри р-n-перехода остается очень мало носителей заряда, то есть р-n-переход представляет собой ток называемый обедненный слой. Однако сопротивление р-n-перехода не определяется сопротивлением обедненного слоя, т.к. токи, протекающие через р-n-переход, образуются в основном носителями заряда р- и n-областей, а не обедненного слоя.

Основными величинами, характеризующими р-n-переход в равновесном состоянии, являются высота потенциального барьера, называемая также контактной разностью потенциалов, Δφ₀ или U_K и ширина перехода l₀.

Как на свойства р n перехода влияет выбор типа полупроводника