La jonction PN et ses applications

Considérons deux matériaux semi-conducteurs de types opposés. Celui de type N possède majoritairement des électrons, l'autre, de type P, des trous. Ces deux matériaux étant isolés et les dopages étant homogènes, les densités de porteurs sont constantes dans chaque élément. À température ambiante, tous les dopants sont ionisés et chacune des régions est électriquement neutre :

Mettons ces deux matériaux en contact :

Les électrons vont diffuser des zones de forte concentration vers les zones de faible concentration.Ils vont de ce fait se recombiner avec les trous au voisinage de la jonction. Ils laissent dans la zone N les ions $N_D^{\text{+}}$. De même dans la zone P concernée par les recombinaisons, il ne reste que les ions $N_A^{\text{-}}$.

Ces ions, négatifs dans la région P (atomes de bore par exemple ayant gagné un électron) et positifs dans la région N (atomes de phosphore par exemple ayant perdu un électron) vont donner naissance à un champ électrique (phénomène de conduction) qui a tendance à s'opposer au phénomène de diffusion.

L'apparition de ce champ électrique génère donc un phénomène de conduction qui s'oppose à la diffusion. L'équilibre sera établi lorsque les deux phénomènes se compenseront. Il y aura à ce moment là une zone dépourvue de porteurs appelée zone de charge d'espace (zce^[1] ) séparant deux zones neutres (où $\overline{n}=N_D^{\text{+}}$ et $\overline{p}=N_A^{\text{-}}$) dans lesquelles sont confinés les porteurs libres.