3.1.5   priechod p-n

 Predstavme si, že máme dve časti monokryštálu, ktoré sú od seba priestorovo oddelené (Obr. a, b) Časť P obsahuje okrem neutrálnych atómov základného prvku určitý počet viazaných záporných iónov a rovnakých počet voľne pohyblivých dier. V časti N sú pevne viazanými nábojmi kladné ióny a pohyblivými nábojmi elektróny. Ak by sme navzájom spojili obidve časti monokryštálu tak dokonale, aby kryštálová mriežka jednej časti nadväzovala na kryštálovú mriežku druhej časti. Tak zistíme, že hneď po spojení obidvoch častí začína pôsobiť difúzia, t.j. snaha voľných nosičov náboja rovnomerne sa rozptýliť v celom objeme monokryštálu a miesto, kde sa mení vodivosť P na N, sa nazýva priechod PN. Ak niektorý é prejde z časti N do P, alebo diera z časti P do N, poruší sa rovnováha elektrických nábojov obidvoch pôvodne elektricky neutrálnych častí. Medzi časťou P a N sa vytvára rozdiel potenciálov, ktorý nazývame difúzne napätie, označované ako U_D.  Difúzne napätie pre Ge je  0,2 V, pre Si 0,56 V. 
Čím viac nosičov prejde cez priechod, tým väčšie ja difúzne napätie. Súčasne so vznikom rozdielu potenciálov sa v okolí priechodu vytvára elektrostatické pole pevných iónov. Pre majoritné nosiče náboja vytvára difúzne napätie prekážku, ktorá sa nazýva potenciálová bariéra - priehrada, cez ktorú nemôžu nosiče náboja prenikať z jednej časti do druhej. Elektrostatické pole pevných pevných kladných iónov časti N odpudzuje od miesta priechodu voľné diery, ktoré sa pohybujú v časti P. Pole pôsobí rovnako aj na voľné é v časti N.
V okolí priechodu vzniká vyprázdnená oblasť, ktorá má v prípade, že na priechod nieje pripojené žiadne napätie, hrúbku asi 1μm.

Čo sa stane ak pripojíme PN priechod na vonkajšie napätie?
Ak na takýto PN priechod dáme vývody, na ktoré pripojíme jednosmerné napätie s rovnakou polaritou akú má difúzne napätie (časť P na mínus a časť N na plus), elektrostatické pole, ktoré vznikne vplyvom pripojeného napätia, bude mať súhlasný zmysel ako elektrostatické pole pevných iónov, ktoré pôsobí v okolí priechodu. Tzn. potenciálová bariéra medzi časťou P a N sa zväčší a vyprázdnená oblasť sa rozšíri, pretože obidve polia sa budú navzájom podporovať. Priechod je pre väčšinové nosiče náboja uzavretý, hovoríme, že je polarizovaný v spätnom smere - závernom. Cez priechod aj vonkajší obvod prechádza len prúd menšinových nosičov náboja I_R , lebo prúd väčšinových nosičov náboja  zanikol, môžeme povedať, že prúd I_R je nasýtený.
Ak zmeníme polaritu pripojeného napätia (na časť P pripojíme plus a na časť N pripojíme mínus), zodpovedajúce elektrostatické pole bude pôsobiť proti elektrostatickému poľu pevných iónov. Potenciálová bariéra sa zruší a vyprázdnená oblasť zanikne. Priechod je pre väčšinové nosiče otvorený, hovoríme, že je polarizovaný v priamom smere - priepustnom.  Obvodom prechádza prúd I_F, ktorý pri zväčšovaní vonkajšieho napätia prudko narastá, pretože v kryštálovej mriežke vzniká veľké množstvo väčšinových nosičov, ktoré vedú prúd.
Priechod PN má usmerňovací účinok (jednosmernú vodivosť). Ak pripojíme na časť P kladné napätie proti časti N, je odpor priechodu veľmi malý. Pri opačnej polarite má priechod veľmi veľký odpor.

Otázky na opakovanie:

1) Čo je to difúzia?

2) Ako vzniká difúzne napätie, ako sa označuje, povedz hodnoty pre Ge a Si?

3) Čo znamená pojem potenciálová bariéra?

4) Ako vysvetlíte pojem "polarizovaný v priepustom smere"?