なぜpn接合に逆バイアスをかけても電流は流れない？

質問

• 逆バイアスをかけてもpn接合では電流は流れない理由について質問しました。
• pn接合では、順バイアスをかけると電流が流れますが、逆バイアスをかけると電流は流れません。
• この理由について、p型半導体のキャリア電子が流入しない仕組みについて解説を求めています。

回答No.5

d9win

あなたの疑問点が判りました。

自由電子は、n領域に対して負電圧が加わったアノード電極からp領域に入り込みません。
電極と半導体との接触が理想的に出来ておれば、その接触部では電位差は生じません。と言うより、そういう状態(抵抗性接触あるいはオーミック接触)を目指して電極構成をします。
ですから、あなたの言うように、自由電子をp領域側に動かそうとする電界は存在しないのです。

それでも、実際には接触部に僅かに電界が存在するかも知れません。
しかしながら、p領域中には、多数の正孔が存在するので、電界が存在し得ません。

このようなp領域中に自由電子が入っても、直ぐに正孔と再結合して消滅します。
何せ、正孔が居り易く、自由電子が居り難いのがp領域です。

なお、電極と半導体との接触は微妙な問題です。
この箇所の状況とか、半導体中の正孔や自由電子の振る舞いは、前回の引用文献と全く同じサイトからdown load出来る”バイポーラトランジスタの基礎(改訂版)”が参考になると思います。

お礼

ありがとうございます。

”しかしながら、p領域中には、多数の正孔が存在するので、電界が存在し得ません。”
とありますが、
それでは「空乏層が全領域に広がったあと」はどうなるのでしょう？

このとき電子がp領域に入り込めないのは、p側に溜まった負電荷のせいなのでしょうか？

すみません。自分でも疑問が整理し切れていないかもしれません。

また「電極と半導体の接触は理想的なオーミック接触である」と仮定しておけばよかったですね。
すみません。私の疑問点から考えると不必要な要素だったと思うので、初めから排除しておけばよかったです。

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【以下、私の考えです】

たとえばpn接合している半導体に電池を繋いで逆バイアスを印加したとすると、電池は、
「n側から電子を奪い、(電池を通って)p側に電子を送る力」を与えているはずです。
つまり、この状況で「電流が流れない」ためには、
「電池とは逆向きに電子を押し出す力」が必要だと思うんですね。

どんな力が働いて電流を流れなくしているのでしょう？

pn接合内の空乏層にかかる電場はn側が高位でp側が低位のはずなので、
p側にさえ自由電子が入ってしまえば、電子はn側へ移動していきそうな感じがするんです。

唯一「拡散電流」は電池とは逆の向きに電子に力を与えるはずです。
ですので、このままだと、この力によって電流が流れなくなっているという事に
なってしまいますが、これはなんだか違う様な気がします。

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どうしても疑問が100%解決しません。
すみません。
返信が遅くなってしまいましたが、お暇がありましたらもう一度ご回答頂ければ幸いです。