У разі якщо до p-n переходу підключити зовнішню напругу Eвн, полярність якого протилежна полярності контактної різниці Uк потенціалів, то таке включення прийнято називати прямим (n-область підключається до негативного полюса Евн, а p-область - до позитивного полюса Евн). При такому включенні в p-n переході з'являється додаткове зовнішнє електричне поле, що зменшує його внутрішнє поле. Сумарне поле Е # 949 ;, чинне в переході, буде визначатися:
Під дією зовнішнього поля основні носії заряду будуть рухатися до p-n переходу, зменшуючи потенційний бар'єр і ширину p-n переходу, яка буде визначатися:
З'явиться приріст дифузійного струму, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ стало можливим завдяки збільшенню енергії базових носі ?? їй заряду і зменшення потенційного бар'єру. Це призведе до порушення рівноваги між дифузійними і дрейфовими струмами. Зі збільшенням | Eвн | зростатиме дифузний струм.
При | Uк | = | Евн | товщина переходу прямує до нуля, тому що зовнішня напруга майже повністю компенсує Uк. При цьому основні носії заряду почнуть вільно дифундувати в області з протилежним типом електропровідності. Через перехід потече струм, який прийнято називати прямим:
Процес введення (''нагнетанія'') носі ?? їй заряду через p-n перехід в області, де вони стають неосновними носіями за рахунок зменшення потенційного бар'єру, прийнято називати инжекцией.
У симетричних p-n переходах має місце двостороння інжекція. (Nn = Pp)
У несиметричних p-n переходах (Nd >> Na, Nn >> Pp; або Nd <
Инжектируются шар з відносно малим питомим опором прийнято називати емітером; шар, в який инжектируются неосновні для нього носії, прийнято називати базою. При прямому включенні переходу електрони, що перейшли з n-області в p-область, переміщаються всередині цієї області з причин дифузії і дрейфу. Частина електронів при цьому русі рекомбинирует з дірками p-області, а частина, що залишилася, захоплена полем зовнішнього джерела, потрапляє на його позитивний полюс, замикаючи ланцюг.
Дірки, що перейшли з p-області в n-область, повністю рекомбінують в n-області. Прямий струм Іпр через перехід обмежується провідникові p- і n-областей і внутрішнім опором Евн, завдяки чому Іпр може досягти перевищення дозволених, що зруйнує p-n перехід. Для виключення цього, Іпр повинен обмежуватися елементами, наприклад, резисторами, що включаються послідовно в ланцюг p-n переходу. Розглянемо енергетичні зонні діаграми p-n переходу, що знаходиться в стані рівноваги і зміщеному в прямому напрямку.
Діаграма без зміщення p-n переходу.
Енергетична діаграма p-n переходу при прямому зміщенні.
У відсутності термодинамічної рівноваги прийнято вводити дві нові величини
Подача зовнішнього напруги на p-n перехід (прямого) призводить до зміщення квазірівні Фермі відносного рівноважного положення. У разі якщо Евн> 0, то ця величина віднімається з Uк і ширина збідненого області зменшується.
При прямій напрузі на переході струм дифузії базових носі ?? їй заряду I0 = Iдиф збільшується в exp (Евн / # 966; Т) раз за рахунок зниження потенційного бар'єру і є функцією прикладеної напруги:
Дрейфова складова струму при додатку зовнішнього прямого напруги залишається практично без змін Iдр = const. Але оскільки в рівноважному стані | Iдиф | = | Iдр |. то Iдр = -I0. Знак мінус вказує на те, що даний струм тече назустріч диффузионному току.
Але оскільки Іпр є різниця між Iдиф і Iдр, то
Струм I0 прийнято називати тепловим струмом або зворотним струмом насичення. Його значення для определ ?? енного напівпровідника (із заданою концентрацією) залежать тільки від температури і не залежать від прикладеної напруги.