Чему равна разность потенциалов на отключенном диоде? [дубликат]

Если взять диод, который ни к чему не подключен, то получим обычный обедненный слой на PN-переходе:

И мы получаем разность потенциалов, генерируемую на переходе. Допустим, теперь мы соединим две стороны диода внешним проводом, тогда на соединениях с проводом образуется вторая зона обеднения:

И эта зона обеднения имеет потенциал, равный и противоположный зоне обеднения на стыке.

Таким образом, когда мы впервые подключаем провод, возникает переходный ток, пока формируется вторая зона истощения, но ток прекращается, как только потенциал во второй зоне уравновешивается потенциалом на переходе. Если мы теперь отсоединим внешний провод, электроны пройдут через PN-переход, и вторая зона обеднения исчезнет.

Ток течет только между двумя точками, если между точками существует разность потенциалов. Отсутствие тока означает отсутствие pd. На рисунке, который вы показали, показано, как заряд распределяется в PN-переходе, это создает потенциальный барьер , который заряд должен преодолеть, чтобы пересечь барьер, это не напряжение, которое можно использовать для возникновения тока. Например, если бы вы соединили выводы диода вместе, то не ожидалось бы, что ток будет течь из-за сохранения энергии.

Теперь я предполагаю, что вас смущает то, что это не активный элемент, но все же из рисунка вы можете предположить, что соединение концов диода создаст электрический ток из-за разности потенциалов, которую вы видите.

Меня всегда смущало, как этот диод способен «производить энергию» или «ток» из ниоткуда.

Подсказка такова: если вы соедините два конца диода, то же самое, что происходит на стыке p-части и n-части, произойдет снова: будет ток от p-части к n-части. -часть из-за разности потенциалов, но в то же время будет диффузионный ток из-за разной плотности электронов и дырок в р- и n-части. Через короткое время достигается равновесие, и, таким образом, больше не будет тока, но останется та же самая разность потенциалов.

Другой случай, если вы соедините оба конца диода с проводником. В этом случае на двух переходах произойдет то же самое, что и на p-n-переходе. Это приведет к тому, что потенциал в концевых частях проводника снова станет одинаковым, и разности потенциалов не будет.

Разделение заряда, показанное на диаграмме, верно, насколько это возможно. Имейте в виду, что на схеме показан изолированный диод, поэтому сопротивление между концами диодов бесконечно и ток не течет.

Движущим механизмом разделения заряда является тепловое движение электронов в диоде. Если бы вы поместили достаточно большой резистор между концами диода, вы, в принципе, могли бы получить измеримый ток примерно при напряжении на диоде. Вечное движение? Неа. Процесс разделения зарядов приведет к охлаждению материала, и, если его не остановить, этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не прекратится тепловое движение. другими словами, вам нужно нагреть диод, чтобы заставить его работать как генератор.

И есть еще один способ ускорить процесс: посветить на диод. Электроны, образующиеся при поглощении фотонов, действительно могут производить полезное количество энергии — освещенный диод не больше и не меньше фотогальванического солнечного элемента.