ВАХ характеристикой р-n-перехода – это зависимость тока через р-n-переход от приложенного к нему напряжения. Если р-n-переход включен в прямом направлении, напряжение U берут со знаком плюс, а если в обратном – со знаком минус. При прямом напряжении прямой ток растет с повышением напряжения экспоненциально. При обратном напряжении обратный ток равен тепловому току, который от напряжения не зависит, поэтому рост тока при значительном повышении напряжения (до определенного предела) почти прекращается, наступает как бы его насыщение. Отсюда тепловой ток называют также током насыщения.

ВАХ р-n-перехода показана на рисунке.  Обратный ток, обычно, на несколько порядков меньше прямого. Поэтому рn-переход обладает вентильным свойством, т.е. односторонней проводимостью. При повышении температуры прямой ток через р-n-переход увеличивается.

При прямом смещении потенциальный барьер понижается и через него перемещаются основные носители заряда в смежную область, где они являются неосновными. Область, из которой инжектируются носители заряда, называется эмиттером, а область, в которую они инжектируются и где они являются неосновными – базой.

Под действием поля р-n-перехода неосновные для данной области носители заряда перемещаются через р-n-переход в соседнюю область. Процесс выведения неосновных носителей заряда через переход под воздействием поля этого перехода при подключении р-n-перехода к источнику внешнего напряжения называется экстракцией (извлечением).

Резкое возрастание обратного тока, наступающее при незначительном увеличении обратного напряжение сверх определенного значения, называют пробоем перехода. Природа пробоя может быть различной он может быть электрическим (участок АВ), при котором р-n-переход не разрушается и сохраняет работоспособность, и тепловым (участок ВС), при котором разрушается кристаллическая структура полупроводника. Тепловой пробой р-n-перехода - пробой р-n-перехода, сопровождаемый разрушением кристаллической структуры полупроводника, возникает, когда мощность, выделяемая в р-n-переходе при протекании через него обратного тока, превышает мощность, которую способен рассеять рn-переход. Электрический пробой связан со значительным увеличением напряженности электрического поля в р-n-переходе (более 105 В/см). Наблюдаются два типа электрического пробоя.В полупроводниках с узким рn-переходом (что обеспечивается высокой концентрацией примесей) возникает туннельный пробой, связанный с туннельным эффектом, когда под воздействием очень сильного поля носители заряда могут переходить из одной области в другую без затраты энергии («туннелировать»). Туннельный пробои наблюдается при обратном напряжении порядка нескольких вольт (до 10 В).

Емкости р-n-перехода

По обе стороны от границы р-n-перехода находятся ионизированные атомы донорной и акцепторной примесей, образующие отрицательные и положительные пространственные заряды. При изменении напряжения, приложенного к переходу, изменяется его ширина и пространственный заряд. Поэтому плоскостной рn-переход можно рассматривать как две пластины конденсатора с равными по значению, но противоположными по знаку зарядами (Qp = -Qn), т.е. рn-переход обладает емкостью. Емкость, обусловленная перераспределением зарядов в переходе, называется барьерной. Заряд Q зависит от напряжения, но не пропорционален ему, и емкость определяется как отношение приращения пространственных зарядов в р-n-переходе к вызвавшему это приращение изменению напряжения:

При подключении к р-n-переходу прямого напряжения из каждой области полупроводника в смежную инжектируются неосновные для нее носители заряда (вследствие диффузии при понизившемся потенциальном барьере). В тонких слоях около границы р-n-перехода возникает избыточная концентрация неосновных носителей. Для нейтрализации этого избыточного заряда из прилегающих слоев отсасываются основные носители, число которых пополняется за счет источника. Таким образом, в каждой области у границы рn-перехода возникают равные по значению, но противоположные по знаку заряды Q_ДИФ. При изменении напряжения изменяется число инжектированных носителей и заряд. Изменение заряда на границе перехода подобно изменению зарядов на обкладках конденсатора при изменении приложенного к нему напряжения. Емкость, связанную с изменением инжектированных носителей при изменении напряжения, называют диффузионной и определяют как отношение приращения инжектированного заряда в базе к вызвавшему его приращению напряжения:

C_ДИФ = dQ_ИНЖ / dU.

Диффузионная емкость увеличивается с увеличением прямого тока. Кроме того, она тем больше, чем больше время жизни неосновных инжектированных носителей заряда, т.к. при этом меньше рекомбинация и больше носителей успевает накапливается у границы рn-перехода.

При подключении к рn-переходу обратного напряжения перераспределение зарядов вследствие экстракции незначительно, поэтому диффузионная емкость мала. При прямом напряжении диффузионная емкость значительно больше барьерной, а при обратном напряжении наоборот. Поэтому при прямом напряжении учитывают C_ДИФ, а при обратном – C_б.