Я знаю, что этот вопрос звучит глупо, как будто существует разность потенциалов, когда при соединении клемм будет создаваться ток, и это будет означать, что энергия откуда-то пришла.
Причина, по которой я спрашиваю об этом, состоит в том, что из моего понимания области истощения и встроенного потенциала диода кажется, что если вы подключите вольтметр через весь диод, он покажет значение встроенного потенциала.
Это объясняется на изображении ниже:
Сначала электроны перетекают из n-типа в p-тип, потому что в n-типе концентрация выше, а дырки наоборот. Это называется диффузионным током. Первые электроны и дырки, пересекающие границу pn, являются ближайшими к ней; эти носители рекомбинируют, когда встречаются, и больше не являются носителями. Это означает, что существует область обеднения без носителей вблизи границы pn. поскольку электроны покинули материал n-типа, а дыры покинули материал p-типа, на стороне n и p границы pn имеется избыток положительного и отрицательного заряда соответственно. Это вызывает электрическое поле, которое противодействует диффузионному току, поэтому электроны и дыры больше не пересекают границу и не объединяются. Короче говоря, только электроны и дыры возле границы объединяются, потому что после того, как они это сделали, образуется электрическое поле, которое препятствует пересечению других носителей. Ток, вызванный этим электрическим полем, называется дрейфовым током, и в состоянии равновесия он будет равен диффузионному току. Поскольку на границе имеется электрическое поле (от положительного заряда к отрицательному), существует соответствующее напряжение. Это называется встроенным потенциалом.
Если вы выберете электрическое поле в каждой точке вдоль диода слева направо, вы начнете с 0 в области p, потому что имеется одинаковое количество протонов и электронов. По мере приближения к области истощения вы увидите небольшое электрическое поле, направленное назад в сторону p-области, вызванное примесями акцептора, которые теперь имеют дополнительный электрон (из-за рекомбинации) и, следовательно, теперь имеют чистый отрицательный заряд. Это электрическое поле будет увеличиваться по мере приближения к границе, а затем затухать по мере удаления.
Это электрическое поле означает, что есть напряжение, как показано на графике (d). Сторона p находится на произвольном потенциале, а сторона n на потенциале выше этого, потому что между ними существует электрическое поле. Это означает, что существует потенциальная разница в области истощения; это известно как встроенный потенциал.
Но почему, когда я подключу вольтметр через весь диод, я не увижу этот встроенный потенциал?