Почему p —n-переход обладает односторонней проводимостью?

p-n-переход обладает односторонней проводимостью из-за различия в типах примесей, внесенных в p- и n-области полупроводникового материала.

p-область содержит примеси, называемые акцепторами, которые создают свободные дырки в валентной зоне полупроводника. Дырка — это положительно заряженная частица, которая может двигаться по полупроводнику.

n-область содержит примеси, называемые донорами, которые вносят свободные электроны в зону проводимости полупроводника. Электрон — это отрицательно заряженная частица, которая также может двигаться по полупроводнику.

При создании p-n-перехода путем объединения p- и n-областей происходит диффузия свободных носителей заряда. Свободные электроны из n-области диффундируют в p-область, а свободные дырки из p-области диффундируют в n-область. В результате этого возникают области с недостатком свободных носителей заряда — обедненная область, или область перехода.

В области перехода возникает электрическое поле, которое создается разницей концентраций свободных электронов и дырок. Электрическое поле становится барьером для дальнейшей диффузии носителей заряда через переход.

При подключении внешнего источника напряжения в определенном направлении, называемом прямым смещением, электрическое поле в области перехода ослабевает. Это позволяет свободным электронам из n-области и свободным дыркам из p-области преодолеть барьер и протекать через переход, образуя ток. Таким образом, p-n-переход становится проводящим в прямом направлении.

Однако, при обратном смещении, когда внешнее напряжение приложено в обратном направлении, электрическое поле в области перехода усиливается, создавая ещё больший барьер для движения свободных носителей заряда. В результате, практически нет тока, проходящего через переход в обратном направлении. Таким образом, p-n-переход обладает односторонней проводимостью, пропуская ток только в прямом направлении.