При образовании контактов (переходов) p-i, i-n или p-n между полупроводниками с разными типами проводимости, в результате перераспределения подвижных носителей зарядов происходит выравнивание уровней Ферми, т.е. в каждом случае формируется уровень Ферми единый для всего контакта. В результате на границе раздела в контактах происходит деформация энергетических зон и образование энергетического и потенциального барьеров (контактной разности потенциалов). Их величины и знаки можно определить с учётом (1.4) и (1.7…1.9).
В случае электронно-дырочного перехода энергетический барьер определится в виде
. (1.10)
Высота потенциального барьера (контактная разность потенциалов) в идеальном электронно-дырочном переходе в состоянии равновесия и отсутствии внешнего напряжения равна
. (1.11)
В выражении (1.11) q – заряд электрона, q =1,6022•10-19 Кл (без учёта знака).
Ширина идеального электронно-дырочного перехода в состоянии равновесия l0 определяется выражением (1.12)
, (1.12)
где ε0 – универсальная физическая постоянная (или диэлектрическая проницаемость вакуума), равная ε0 =8,85•10-14 Ф/cм, ε –относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника, определяемая из табл.1.
1.4. p-n переход, смещённый внешним напряжением U
При подаче внешнего напряжения высота потенциального барьера в идеальном p-n переходе становится равной φ = φk – U, (обратное напряжение берется со знаком “–“).
В этом случае высота энергетического барьера p-n перехода станет равной (1.13)
(1.13)