Практический интерес представляет электронно-дырочный переход (сокращенно n—p-переход). Он образуется в полупроводниковом кристалле, в котором имеется контакт между областями с электронной и дырочной проводимостями. Электронно-дырочный переход образуется на границе этих областей.

Из полупроводника n-типа, где много свободных электронов, некоторые электроны проникают в полупроводник p-типа, где свободных электронов сравнительно мало. Точно также из p-области в n-область проникают дырки. В электрически нейтральном полупроводнике возникает тонкий слой положительных (на рисунке — справа) и отрицательных (на рисунке — слева) объемных электрических зарядов. Эти заряды равны друг другу по величине, благодаря чему полупроводник в целом остается нейтральным, но разнесены на определенное расстояние. Поэтому заряженные слои создают диффузионное электрическое поле, препятствующее дальнейшему движению зарядов между p- в n-областями.

Если к p—n—переходу приложить внешнее электрическое поле по направлению из p-области в n-область, то резко увеличивается количество дырок, которые могут проникнуть из p-области, где их много, в n-область, где их мало. Аналогично, в обратную сторону начинают двигаться электроны. Через переход возникает электрический ток.

Если же внешнее электрическое поле приложить в обратном направлении, то переход основных носителей заряда через p—n-переход еще более затруднится, и тока не будет (вплоть до определенного напряжения внешнего поля, после чего наступает пробой перехода).

Рис. 1. Электронно-дырочный переход. Справа — область повышенной концентрации свободных электронов (n-область), справа — область концентрации дырок (p-область). В переходе образуется поле и контактная разность потенциалов

Электронно-дырочный переход является основным элементом большинства полупроводниковых приборов: полупроводникового диода, транзистора.

Рис. 2. Диоды

Одним из важнейших свойств электронно-дырочного перехода является его способность к «выпрямлению» переменного электрического тока. Дело в том, что благодаря наличию электрического поля в области перехода, ток через диод проходит только в одном направлении — в направлении поля. В другом же направлении ток через диод равен нулю.

Если же на диод подать слишком большое напряжение, превосходящее напряжение запирающего слоя, то наступит явление пробоя. Через диод начнет проходить очень большой ток; выделяющееся в нем джоулево тепло разогреет вещество полупроводника, и диод расплавится или сгорит. В любом случае, «выпрямляющие» свойства диода исчезнут и не восстановятся после снятия высокого напряжения.