Для того чтобы понимать работу в целом перехода, не стоит сразу бросаться в кристаллические решетки, уровни ферми, донорно-акцепторные примеси. Что важно знать для начала:

1. Есть электроны - основные носители заряда в электрическом токе по металлу.

2. Есть диэлектрики - вещества препятствующие движению электронов.

3. Есть полупроводники. Их два типа. Как они получаются - это целая наука и при желании можно будет и это рассмотреть, главное здесь другое.

С полупроводников и начнем.

Представьте стол, где есть сотня лунок, глубиной в пол диаметра лунки. И в каждой лунке есть шарик - это электроны на своих местах. Таким образом в каждой лунке - "дырке" есть по электрону. Все места заняты. нет свободных шариков и нет свободных лунок. Это - обычный полупроводник.

А теперь высыпаем туда еще немного шариков, что с ними будет - при малейших наклонах, они легко будут кататься туда-сюда, а "луночные" шарики останутся на своих местах. Такой полупроводник называется полупроводником N-типа (в нем много свободных электронов).

Если же, со стола с кучей шариков в лунках взять несколько шариков, то останутся свободные лунки, теперь обратим внимание на следующий процесс, при поднятии одной стороны стола на небольшую высоту, шарики будут выскакивать из лунок и катиться вниз, заполняя нижний свободные лунки (пусть будет, стол очень большой). Таким образом, лунки -"дырки" остались на местах, но они как бы переместились вверх. Таким образом по столу все время перемещаются шарики, но заряд перераспределяется и может возникнуть ощущение, что движутся пустые лунки - "дырки".Это полупроводник P-типа(в нем много свободных дырок).

Электрон - это отрицательный заряд, дырка - положительный. Когда электрон в дырке, то заряд скомпенсирован, а по отдельности - это разные (по знаку) заряды.

После того как, очень приблизительное понимание есть, переходим дальше.

Если взять два полупроводника разного типа N и P, и на молекулярном уровне соединить их, то начнется диффузия электронов с одной стороны и диффузия дырок с другой стороны. Этот слой и есть вся идея p-n перехода. То есть в зоне самого перехода в N полупроводнике мало свободных электронов, относительно общей концентрации, а в P полупроводнике мало свободных дырок по сравнению с общей концентрацией.

А теперь внимание ключевой момент, вся работа перехода заключена в том, что при прямом включении, она работает на открытие(сужение зоны) канала, а при обратном напряжении на закрытие (расширение зоны) канала.

Отличный пример использования принципа p-n перехода - это золотник. Вы спокойно качаете колесо, при том, что сам золотник открывается легко, надо лишь внутреннее давление компенсировать, А вот держит он достаточно большие значения в обратном направлении. Всем сантехникам понятно как работает обратный клапан. Он определяет в каком направлении потоку можно двигаться, а в каком нет. В некоторых случаях без обратных клапанов и золотников просто не обойтись.

Если Вы хотите знать полную работу перехода, то необходимо изучать квантовую механику, в целом же достаточно понимать какие процессы идут при прямом и обратном включениях. Для создания простых схем, этих знаний достаточно, для ремонта и эксплуатации полупроводниковых схем лучше детально изучить и сами полупроводники и их особенности.

Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.

Свои комментарии можете предлагать в группе вконтакте,

Если есть вопросы или по желания, то пишите, через Обратную связь.

Канал телеграм.

Группа Одноклассники.