※ ChatGPTを利用し、要約された質問です（原文：PN接合の拡散電位）
PN接合の拡散電位とは何か？アノードカソード短絡時のエネルギーレベル図について知りたい
このQ&Aのポイント
PN接合の拡散電位とは、ダイオードのアノードとカソードの間に存在する電位差のことです。拡散電位は内部で作用するため外部から観測することはできません。
アノードカソードを短絡した場合、PN接合のエネルギーレベル図は、バイアス電圧が0Vの場合のものと同様です。つまり、接合部の左右には電位差がありますが、アノード端子とカソード端子との間には短絡があるため、電位差はありません。
このような状態では、接合部でフェルミレベルがひずみ、熱平衡ではなくなる可能性があります。しかし、一般的な教科書ではアノードカソード短絡時のエネルギーレベル図を詳しく扱っていないため、具体的な図表を見つけるのは難しいです。
恥ずかしながら。。。ＰＮ接合の基本的なことがわからなくなりました。。
拡散電位（内蔵電位）と外部から観察される電位差の関係がわからないのですが、どう理解できないか以下に記します。
ＰＮ接合のダイオードのアノードカソード間に電圧計でも電流計でも挟んでメータの針が振れるようなことが起きたら無から有のエネルギーを取りだしているということで熱力学の法則に反する。だから拡散電位は外部から観測されるはずがない。（一瞬くらいぴくりと針が振れるようなことがあるかもしれない？でも少なくとも定常的にメータの針は振れ得ない。）
そこまでは良い。だけど、わからなくなるのはアノードとカソードを短絡したときだ。
バイアス電圧が０ＶのときのＰＮ接合のエネルギー図は教科書的には両端開放のときと同じ、電位障壁は拡散電位そのもので書いてある。だからアノードカソード短絡でも拡散電位はある、接合部左右に電位差はある。一方ではアノード端子とカソード端子との間には短絡だから電位差は無い。するとアノード端（あるいはカソード端）と接合部の間に電流が流れ電位降下が起きていることになる？これじゃ無から有のエネルギーを汲み出していることになる。そんなことは起きそうも無い。
もしかしておおかたの教科書が間違いでアノードカソード短絡で拡散電位が消えるということ？しかしこれでは接合部でフェルミレベルがひん曲がるから熱平衡では無くなってしまう、これも起きそうに無い。やはり教科書の図が間違いということもないはずだ。。。。
ということでパラドックスに見えてしかたないのです。どこか大間違いをしているのでしょうけど。アノードカソード短絡時のエネルギーレベル図がどうなっているか書いている例は見たこと無いですし。
アドバイスお願いします。あるいはこのへんのことを平易に書いてある資料でもご紹介いただければ。
お礼
了解です！ありがとうございました。 金属－半導体の電位障壁を忘れてました。これでシステム全部スルーしてフェルミレベルが揃う。金属－半導体の電位障壁で接合部電位障壁の効果はマクロにちゃらで全てOK. 教科書的には、ここで金属－半導体の電位障壁の話をすると、金属－半導体の接触部でなぜ電流が素直に流れ得るのだとかまた難しい話になるので、そこはカットということなんでしょうね。しかたないですね。