pnliitosta

PN-liitos (pn-junction) on puolijohteesta muodostuva rajapinta kahden erilaista dopingia sisältävän alueen välillä: p-tyypin ja n-tyypin materiaali. P-tyypin alueella on aukkoja, joilla on positiivinen varaus, kun taas n-tyypin alueella on ylimääräisiä elektroneja. Kun nämä alueet koskettavat, elektroneja siirtyy n-alueelta p-alueelle ja aukkoja päinvastoin. Diffuosiota seurauksena muodostuu depletion-alue, jossa on ionisoituneita dopingeja ja jossa vaikuttaa sisäinen sähköinen kenttä. Tämä kenttä vastustaa lisädiffuosiota ja järjestelmä saavuttaa sähköisen tasapainon. Depletion-alueen leveys riippuu dopingin pitoisuuksista, materiaalista ja lämpötilasta.

Ulkoisella jännitteellä PN-liitos käyttäytyy jännitemuuttujan mukaan. Etujännitteessä depletion-alue kapenee ja barriäri pienenee, jolloin virta kasvaa. Käänteisessä biasissa barriäri kasvaa ja virta pysyy pienenä; todellinen virta on kuitenkin määräsidonnainen saturaatio-virtaan, joka riippuu lämpötilasta.

Diodin toimintaa voidaan kuvata Shockleyn diodilain avulla: I ≈ I_s (e^(V/(nV_T)) - 1), jossa I_s on saturaatio-virta, n on idealiteettikerroin ja V_T = kT/q on terminen potentiaali. PN-liitos on keskeinen peruselementti monissa puolijohdekomponenteissa, kuten diodeissa, LED-valoissa, fotodiodoissa, transistoreissa sekä aurinkokennoissa.