p-n接合 - 定義

[p-n接合（ ）は、半導体構造の基本となるもので、同じ半導体材料でありながら導電型が異なる2つの領域（p型：正孔が主キャリアとなる領域）とn型（主キャリアが電子となる領域](/jp/ja/news/library-articles/page/68882/) ）の境界面に形成されます。これにより、電位障壁と、自由キャリアが存在しない領域である空乏層が形成されます。この空乏層は障壁として機能し、電流の流れる方向を決定します。

熱力学的平衡状態、つまり外部電圧が印加されていない状態では、キャリアの拡散により p-n 接合内に内部電位が形成されます。n 領域の電子は p 領域へ、正孔は逆方向に移動し、再結合が起こって自由電荷のない領域が形成されます。この領域（障壁層と呼ばれる）には露出したドーパントイオンが含まれており、埋め込まれた電界（）を形成します（）。この電界は、キャリアのさらなる流れを阻害します。

p接点が導通方向（p側に正電位）にバイアスされると、電位障壁が低下し、電流が流れるようになります。逆方向にバイアスがかかると、電位障壁が高くなり、電流はわずかなリーク電流に制限されます。これらの特性により、p-n接合は一方向弁として機能し、整流ダイオード、 LEDランプ、フォトダイオード、バイポーラトランジスタ（BJT）、ユニポーラトランジスタ（MOSFET）、さらには放射線検出器や光センサーなど、多くの半導体素子の動作の基礎となっています。

p-n接合のパラメータ（障壁層の幅、電位障壁の高さ、電流-電圧特性など）は、ドーピングの種類や濃度、温度、およびシステムの形状に依存します。 p-n接合の挙動を理解することは、低電力信号および高電力信号の両方に対応する電子回路の解析と設計において極めて重要です。

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