ｐｎ接合と内部電界

ｎ型とｐ型があるというのは、半導体のきわめて重要な特徴です。

これらを組み合わせることにより、さまざまな効果が実現できるからです。

たとえば両者をつないだ（ｐｎ接合）場合、電子が余っているｎ型から足りないｐ型へは、電子はちょっとした電圧で移動できます（その移動が電流となります、ただし逆向き）が、ｐ型からｎ型にはほとんど流れません。

これは片道通行のダイオードの基礎になります。

ダイオードに正方向に電流を流すと、伝導帯の自由電子と正孔とが出会い、そこで放出されるエネルギーが光となります。

これはＬＥＤや半導体レーザの原理です。

さらにｐｎｐ接続やｎｐｎ接続は、増幅効果の基本となります。

太陽電池においても、ｐｎ接合は重要な役割を果たします。

実は接合することで、ｎ型半導体における移動主体である自由電子は、一部ｐ型半導体へと入り込みます。

逆にｐ型半導体における移動主体である正孔は、一部ｎ型半導体へと入り込みます。

これらはともに、ｎ型半導体の方が高電位になる効果を持ちますから、ｐｎ接合部においては、ｎ型を正とする内部電界が発生することになります。

言葉を代えていうなら、ｎ型半導体における自由電子はｐ型に移りますが、正に帯電している原子はそのまま残るのです。

またｐ型半導体における正孔はｎ型からの自由電子と相殺してなくなりますが、負に帯電している原子はそのまま残るのです。

ですからｎ型の方が高い電位となります。

ただし、こういった一方的な動きは最初だけであり、すぐにとまります。

というのは、ｐ型の方が電位が少し低くなった状態で、ｎ型からｐ型へ電子が流れなくなるからです。

つまりある種の安定状態が実現します。