Diode มีคุณลักษณะอะไรบ้าง

ไดโอด์มีลักษณะอย่างไร?

คำนิยามของไดโอด์

เราใช้วัสดุกึ่งตัวนำ (Si, Ge) เพื่อสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลากหลายชนิด อุปกรณ์พื้นฐานที่สุดคือไดโอด์ ไดโอด์เป็นอุปกรณ์ PN จังชันสองขั้ว PN จังชันเกิดจากการนำวัสดุประเภท P มาติดต่อกับวัสดุประเภท N เมื่อนำวัสดุประเภท P มาติดต่อกับวัสดุประเภท N อิเล็กตรอนและหลุมจะเริ่มรวมตัวกันใกล้จังชัน ทำให้มีการขาดแคลนพาหะประจุที่จังชัน จึงเรียกว่าบริเวณที่ถูกทำลาย เมื่อเราใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วของ PN จังชัน เราเรียกว่านี้ว่าไดโอด์ รูปภาพด้านล่างแสดงสัญลักษณ์ของไดโอด์ PN จังชัน

ไดโอด์เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานในทางเดียวที่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลได้เพียงทิศทางเดียว ขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อ

การเชื่อมต่อแบบไปข้างหน้า

เมื่อขั้ว P ถูกเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ และขั้ว N ถูกเชื่อมต่อกับขั้วลบ ไดโอด์จะถูกเชื่อมต่อแบบไปข้างหน้า

ในการเชื่อมต่อแบบไปข้างหน้า ขั้วบวกของแบตเตอรี่ผลักหลุมในบริเวณ P และขั้วลบผลักอิเล็กตรอนในบริเวณ N ให้เคลื่อนที่ไปยังจังชัน ทำให้มีความเข้มข้นของพาหะประจุเพิ่มขึ้นใกล้จังชัน ทำให้เกิดการรวมตัวและลดความกว้างของบริเวณที่ถูกทำลาย เมื่อแรงดันเชื่อมต่อแบบไปข้างหน้าเพิ่มขึ้น บริเวณที่ถูกทำลายจะแคบลง และกระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นแบบเอ็กซ์โพเนนเชียล

การเชื่อมต่อแบบย้อนกลับ

ในการเชื่อมต่อแบบย้อนกลับ ขั้ว P จะเชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ และขั้ว N เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ ทำให้แรงดันที่ใช้ทำให้บริเวณ N มีความบวกมากกว่าบริเวณ P

ขั้วลบของแบตเตอรี่ดึงหลุมในบริเวณ P และขั้วบวกดึงอิเล็กตรอนในบริเวณ N ออกจากจังชัน ทำให้มีความเข้มข้นของพาหะประจุใกล้จังชันลดลง และความกว้างของบริเวณที่ถูกทำลายเพิ่มขึ้น มีกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยที่ไหลผ่านเนื่องจากพาหะประจุน้อย เรียกว่ากระแสเชื่อมต่อแบบย้อนกลับหรือกระแสรั่ว เมื่อแรงดันเชื่อมต่อแบบย้อนกลับเพิ่มขึ้น บริเวณที่ถูกทำลายจะขยายความกว้างขึ้นและไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล สามารถสรุปได้ว่าไดโอด์ทำงานเฉพาะเมื่อเชื่อมต่อแบบไปข้างหน้า การทำงานของไดโอด์สามารถสรุปได้ในรูปกราฟคุณสมบัติ I-V ของไดโอด์

เมื่อแรงดันเชื่อมต่อแบบย้อนกลับเพิ่มขึ้น ความกว้างของบริเวณที่ถูกทำลายเพิ่มขึ้น และเมื่อถึงจุดหนึ่งจังชันจะแตก ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลมาก กราฟคุณสมบัติของไดโอด์มีจุดหักเหที่เกิดจากการแตกของจังชัน การแตกของจังชันเกิดจากสองปรากฏการณ์

การแตกของจังชันแบบอวาแลนเช

ที่แรงดันย้อนกลับสูง การแตกของจังชันแบบอวาแลนเชเกิดขึ้นเมื่อพาหะประจุน้อยได้รับพลังงานเพียงพอที่จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากพันธะ ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลมาก

ผล Zener

ผล Zener เกิดขึ้นที่แรงดันย้อนกลับต่ำ โดยสนามไฟฟ้าสูงทำให้พันธะโคแวลนต์แตก ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าอย่างฉับพลันและการแตกของจังชัน