Uma resposta ELI5 um pouco mais:
Quando tocamos dois metais diferentes juntos, eles carregam, um se tornando positivo, o outro negativo. Eles formam um capacitor de carregamento automático ou algo como uma bateria de baixa tensão. Esse efeito foi detectado nos primeiros dias da física, descoberto durante medições sensíveis da carga eletrostática. Ele se comportou como o carregamento de contato de seda esfregada contra borracha. Mas com metais, não era necessário atrito. Mais tarde ficou claro que dois metais diferentes sempre produzem a mesma tensão entre eles. (Bem, o mesmo à temperatura ambiente. A tensão muda ligeiramente com a temperatura.)
Mas essa voltagem nunca pode ser detectada por voltímetros. Podemos construir nossos circuitos com cobre, alumínio, ferro etc., e para cada junção de cobre-alumínio, sempre haverá uma junção de alumínio-cobre em outro lugar. O efeito de carregamento de metais pode ser muito grande, mas soma exatamente zero em torno de um circuito fechado. O terminal negativo de uma "bateria" sempre fica voltado para o terminal negativo de outra. Não é uma fonte de energia; não é uma máquina de movimento perpétuo.
E se colidirmos uma laje de silício do tipo p com uma laje de silício do tipo n? É um capacitor de carregamento automático e produz aproximadamente 0,7V entre as placas de silício. Uma laje rouba elétrons da outra, mas apenas até que a diferença de energia em órbita das operadoras de celular seja cancelada. Observe que nenhum diodo precisa ser formado no ponto de contato. Poderíamos usar silício "metálico" de alta dopagem n - e p ++ que não pode formar diodos; no entanto, quando tocadas juntas, as lajes ainda produzem essa carga espontânea e a diferença de potencial. Poderíamos até soldar o silicone P e N juntos (primeiro prateie as extremidades, para que a solda os molhe), e ainda assim o potencial de 0,7 V aparece.
Por que os diodos ligam a 0,7V, em vez de zero volts? É porque a camada de depleção do diodo sempre tem aquele "contato com metais diferentes" 0,7V espontâneo no interior. A tensão mantém o diodo desligado. Em um diodo desconectado, essa não é uma tensão mensurável (você nunca o detectará diretamente, não sem medir os campos eletrônicos ao redor dos terminais do diodo.) Heh, se pudéssemos formar diodos de ferro e cobre, esses diodos se tornariam na diferença natural de potencial ferro-cobre que todas as junções ferro-cobre exibem.
Quando aplicamos uma tensão externa para polarizar a junção do diodo, o diodo liga quando a tensão externa cancela a tensão invisível constante constante. Em outras palavras, os diodos só são ativados quando reduzimos a tensão de junção "invisível" para quase zero: em curto.
Tudo isso se conecta a muitos outros efeitos. Se fizermos um anel de metal fechado, um meio anel de cobre conectado a um meio anel de ferro, aqueceremos uma das junções, muitos mA ou talvez ampères fluirão, pois as duas tensões "invisíveis" não são mais as mesmas , e a pequena diferença produz uma grande corrente no circuito. Em outras palavras, as voltagens do termopar são apenas um pequeno restante dessa mágica "voltagem invisível", a voltagem térmica que surge devido a um desequilíbrio. Detectamos apenas o desequilíbrio, mas não a diferença de potencial original que sempre aparece entre dois metais.
Podemos produzir frio: uma geladeira semicondutora. Se soldarmos qualquer silício do tipo p contra o tipo n, forçaremos uma corrente reversa onde os buracos fluem para longe dos elétrons, a conexão p-para-n fica fria e os contatos de metal em outros lugares ficam igualmente quentes. Observe que nenhum diodo foi formado, pois dois blocos de silício separados foram conectados por solda. Troque os fios e, em vez disso, os contatos de metal ficam frios, enquanto a junção pn-solda aquece igualmente.
Além disso, isso significa que as células solares não funcionam como a maioria das pessoas imagina. Dentro da célula solar escura, a junção pn tem uma diferença de potencial natural de 0,7V. Em outras partes do circuito, encontramos diferenças opostas (provavelmente encontradas principalmente nos contatos metálicos do semicondutor.) Todos somam zero. Assim, quando a luz atinge a junção, o potencial da junção fica em curto! Então, todas as outras diferenças de potencial de outras partes do circuito fornecerão os campos eletrônicos que forçam as cargas a fluir. As junções pn de células solares iluminadas não fornecem tensão. Esquisito! Em vez disso, os contatos metálicos dos fios fornecem a tensão e a junção pn iluminada fornece uma tensão ausente:uma singularidade que não é encontrada em nenhum circuito normal. Quando um voltímetro (feito de cobre, solda, silício, etc.) é conectado a uma célula solar, o potencial de junção ausente da junção pn nos permite medir o potencial total de todas as outras junções de condutor presentes. (Ou, em vez disso, poderíamos ter a visão micro e dizer que os fótons absorvidos estão elevando o nível de energia das cargas móveis na junção, permitindo que eles atravessem, mesmo quando o forte campo eletrônico dos 0,7V naturais tenta repelir novamente. A enxurrada de operadoras móveis de alta energia encurtou a junção, descarregando o capacitor auto-carregado.)
Mas por que dois metais diferentes se carregam quando tocados juntos?
É porque até dois átomos de metal solitários também carregam quando tocados juntos. Os níveis de energia dos orbitais de diferentes átomos de metal não são os mesmos. Se tocados juntos, um átomo tende a roubar elétrons do outro ... mas apenas o suficiente para cancelar a diferença nos níveis orbitais. Em vez de átomos únicos, se, em vez disso, usamos duas longas cadeias de átomos de metal, uma de cobre e uma de ferro, quando as extremidades tocavam, uma cadeia roubava elétrons da outra, até que o valor mágico invisível da tensão aparecesse entre as correntes . Trabalhos para metais, trabalhos para semicondutores. Termo de pesquisa: função de trabalho de metais e diferença de função de trabalho de junções metálicas.
[Cuidado, esta é uma resposta do ELI5 da escola primária de primeira aproximação. Como mencionado aqui, os potenciais de ativação do diodo são apenas proporcionais à diferença da função de trabalho, não iguais a ela. Na verdade, os diodos desconectados não têm corrente de junção zero; eles têm correntes de difusão de portadora iguais e opostas.]