Wie groß ist der Potentialunterschied an einer abgeschalteten Diode? [Duplikat]

Wenn Sie eine Diode nehmen, die mit nichts verbunden ist, erhalten wir die übliche Verarmungsschicht am PN-Übergang:

Und wir erhalten eine Potentialdifferenz, die über der Verbindungsstelle erzeugt wird. Angenommen, wir verbinden nun die beiden Seiten der Diode mit einem externen Draht, dann entsteht eine zweite Verarmungszone an den Verbindungen mit dem Draht:

Und diese Verarmungszone hat ein Potential, das gleich und entgegengesetzt zu der Verarmungszone an der Verbindungsstelle ist.

Wenn wir also den Draht zum ersten Mal anschließen, gibt es einen vorübergehenden Strom, während sich die zweite Verarmungszone aufbaut, aber der Strom stoppt, sobald das Potential über der zweiten Zone das über der Verbindungsstelle ausgleicht. Trennen wir nun den äußeren Draht, fließen Elektronen durch den PN-Übergang und die zweite Verarmungszone verschwindet.

Strom fließt nur dann zwischen zwei Punkten, wenn zwischen den Punkten ein Potentialunterschied besteht. Kein Strom bedeutet kein pd. Die Abbildung, die Sie gezeigt haben, zeigt, wie sich die Ladung am PN-Übergang verteilt. Dadurch entsteht eine Potentialbarriere, die die Ladung überwinden muss, um die Barriere zu überqueren. Es handelt sich nicht um eine Spannung, die verwendet werden kann, um einen Stromfluss zu verursachen. Wenn Sie beispielsweise die Zuleitungen der Diode miteinander verbinden, ist nicht zu erwarten, dass Strom aufgrund der Energieeinsparung fließt.

Ich gehe jetzt davon aus, dass Sie verwirrt sind, dass dies kein aktives Element ist, aber aufgrund des Bildes würden Sie immer noch davon ausgehen, dass das Verbinden der Enden der Diode aufgrund der angezeigten Potentialdifferenz einen elektrischen Strom erzeugen würde.

Für mich war die Verwirrung immer, wie diese Diode aus dem Nichts "Energie" oder "Strom" erzeugen kann.

Der Clou ist: Wenn Sie die beiden Enden der Diode verbinden, passiert das Gleiche, was an der Verbindungsstelle des p-Teils und des n-Teils passiert, nur noch einmal: Es wird ein Strom vom p-Teil zum n-Teil fließen -Teil wegen der Potentialdifferenz, aber gleichzeitig entsteht ein Diffusionsstrom wegen der unterschiedlichen Dichte von Elektronen und Löchern im p- und im n-Teil. Nach kurzer Zeit ist das Gleichgewicht erreicht, es fließt also kein Strom mehr, aber immer noch die gleiche Potentialdifferenz.

Ein anderer Fall wäre es, wenn Sie beide Enden der Diode mit einem Leitermaterial verbinden. In diesem Fall passiert an den beiden Übergängen dasselbe wie am pn-Übergang. Dadurch wird das Potential in den Leiterendteilen wieder auf das gleiche Niveau gebracht, und es entsteht kein Potentialunterschied.

Die im Diagramm gezeigte Ladungstrennung ist soweit richtig. Denken Sie daran, dass das Diagramm eine isolierte Diode zeigt, sodass der Widerstand zwischen den Enden der Dioden unendlich ist und kein Strom fließt.

Der treibende Mechanismus hinter der Ladungstrennung ist die thermische Bewegung der Elektronen in der Diode. Wenn Sie einen ausreichend großen Widerstand zwischen den Enden der Diode platzieren würden, könnten Sie im Prinzip einen messbaren Strom bei etwa der Diodenspannung erhalten. Perpetuum mobile? Nö. Der Prozess der Trennung der Chargen bewirkt, dass das Material kühler wird, und wenn er nicht kontrolliert wird, wird dieser Prozess fortgesetzt, bis die thermische Bewegung aufhört. Mit anderen Worten, Sie müssen die Diode erwärmen, damit sie als Generator arbeitet.

Und es gibt noch eine andere Möglichkeit, den Prozess zu beeinflussen: Beleuchten Sie die Diode mit einem Licht. Elektronen, die durch die Absorption von Photonen erzeugt werden, können in der Tat nützliche Energiemengen erzeugen – eine leuchtende Diode ist weder mehr noch weniger als eine photovoltaische Solarzelle.