Energieniveaus beim dotierten Halbleiter

Betrachtet seien zwei getrennte Halbleiter, wobei der eine p-dotiert und der andere n-dotiert ist. In den beiden nachfolgenden Abbildungen sind die verschiedenen Energieniveaus in einem E,x-Diagramm für die beiden Dotierungen dargestellt, wobei angenommen wurde, dass die Temperatur klein ist im Vergleich zur Bandlücke. Mit Ec ist die unterste Energie des Leitungsbandes bezeichnet, mit Ev die oberste Energie des Valenzbandes, mit EA das Akzeptorniveau, mit ED das Donatorniveau und mit EF die Fermieenergie (chemisches Potential µ).

p-Halbleiter
p-Halbleiter
n-Halbleiter
n-Halbleiter

Bringt man beide Halbleiter in Kontakt, so dass sie eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen (pn-Übergang), so diffundieren die Löcher (p) vom p-Halbleiter in den n-Halbleiter und umgekehrt Elektronen (n) vom n-Halbleiter in den p-Halbleiter. Daraus folgt, das in einem schmalen Bereich, der Grenzschicht, die Lochkonzentration vom Ursprungswert von links aus sinkt bis auf ungefähr Null (siehe Abbildung unten). Die Elektronenkonzentration (Donatorelektronen) sinkt von rechts in diesem Bereich vom Ursprungswert bis auf ungefähr Null. Die nachfolgende Abbildung zeigt schematisch den Verlauf der verschiedenen Energieniveaus.

Energieniveaus eines pn-Übergangs
Energieniveaus eines pn-Übergangs