pn接合の熱平衡状態の電位差

質問

下記の内容についての質問です。

熱平衡状態は電気二重層による静電ポテンシャルと、
電子の濃度差に伴う化学ポテンシャル（電子濃度のポテンシャル）
が釣り合った状態と言うことができる。
このため熱平衡状態においては、pn接合両端の電圧はゼロである。
（Wikipedia pn接合より抜粋）

ここで、電位差について質問があるのですが、

pn接合で
電位差が０と言っているのに、
なぜその時拡散電圧が存在しているのでしょうか？

それと、
順バイアスをかけたときに、
なぜその電圧をこえるま電流が流れださないのでしょうか？

電位差が平衡状態で０ならちょっと順バイアスかけただけ電流は流れると思うのですが、、、
よろしくおねがいします。

回答No.2

d9win · ベストアンサー

拡散電流と電界による電流という２つ別々の電流がある訳ではありません。濃度勾配がある時に期待できる電子の流れと、電界がある時に期待できる電子の流れが逆向きで大きさが等しい状況なのです。実際には、電子(正確には自由電子)は動きません。すなわち、電子による電流はありません。
この時、正孔についても同じように密度勾配が出来ます。正孔の電界による電流は電子と逆向きになりますから、正孔の勾配も電子と逆になります。こちらも、２つの作用がバランスし、正孔の正味の動きはありません。

回答No.1

d9win

実際のpnダイオードの両端に電位差が現れないことは、参照URLの説明があります。p, nそれぞれに同じ金属電極が付くとしたら、そうなります。電極が付いてない場合にも、電圧計のプローブの金属が同じ場合にも当てはまります。pn接合部の拡散電位と、pとnそれぞれと電極材料の間の接触電位の差が丁度キャンセルされるためです。
順バイアス(V)を掛けるとそれに応じて電流は流れます(∝exp(qV/kT)。ただ、順バイアス(V)の指数関数なので0.6～0.7V以下では流れてないように見えるだけです。

参考URL：

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2163763.html

補足

回答ありがとうございます。
まだ納得いかないのですが、

ダイオードの両端には金属があって
その金属と半導体の電位障壁が拡散電位をチャラにしているということなのでしょうか？

そうなると、両端の金属はおいといて、
半導体内だけについて考えてみると、
そこでは、拡散電流と電界による電流がつりあっているので
電位差（＝拡散電位）があるのに、
電流が流れないということになると思うのですが
これはあり得ることなのでしょうか？

よろしくお願いします。