Прямое включение p-n-перехода

Подключим к p-n-переходу источник напряжения U плюсом (+) к p-, а (-) к n-слою. При этом нарушается условие равновесия и будет протекать ток.

Изменится высота потенциального барьера φ0 и соответственно ширина

p-n-перехода. Внешнее напряжение окажется приложенным в основном к запирающему слою как к участку с наибольшим сопротивлением.

Напряжение U оказалось включенным встречно с внутренним электрическим полем Ео.

В результате высота потенциального барьера снижается на величину U.

Количество носителей, обладающих энергией, достаточной для преодоления потенциального барьера, увеличивается.

Увеличивается диффузионная составляющая Iдиф тока через p-n-переход.

Дырки из p-области начнут переходить в n-область, а электроны из n-области в p-область. В каждой области появляются избыточные концентрации неосновных носителей. Они по прежнему перемещаются под действием поля.

Учитывая, что концентрации неосновных много меньше концентрации основных носителей, можно отметить, что дрейфовый ток Iдр этих носителей от приложенного напряжения зависит очень слабо.

Таким образом, результирующий ток через p-n-переход

Этот ток далее будем называть прямым током.

Внешнее напряжение при таком включении

– прямым Uпр.

Высота потенциального барьера φ0 составляет доли вольта. Поэтому достаточно приложить напряжение Uпр доли вольта, чтобы p-n-переход начал открываться.

Уменьшение результирующего поля у p-n-перехода приводит к уменьшению объёмного заряда и сцеплению запирающего слоя l0.

Процесс внедрения носителей заряда в какую-либо область полупроводника, для которой они являются неосновными, называется инжекцией.

Он характеризуется коэффициентом инжекции

где Ip и In – токи инжекции дырок и электронов соответственно.

В большинстве случаев Ip >> In и γ = 1.