Wat is 'n PN-skeiding?

Wat is 'n PN-skeiding?

PN-skeiding definisie

'n PN-skeiding word gedefinieer as die grens tussen p-tipe en n-tipe halwegeleermateriaal in 'n enkele kristal.

Maak 'n PN-skeiding

Laat ons nou kyk hoe hierdie pn-skeiding geskep word. Daar is baie gathings in p-tipe halwegeleermateriaal en baie vry elektrone in die n-tipe halwegeleermateriaal.

Weer in p-tipe halwegeleermateriaal, is daar aantal trivalente verontreinigingsatome, en ideaal gesproke, is elke gat in die p-tipe halwegeleermateriaal geassosieer met een trivalent verontreinigingsatoom.

Ons gebruik hier die woord 'ideaal' omdat ons termies gegenereerde elektrone en gathings in die kristal ignoreer. Wanneer 'n elektron 'n gat vul, word die verontreinigingsatoom wat met daardie gat geassosieer is, 'n negatiewe ion.

Omdat dit nou 'n ekstra elektron bevat. Aangesien die trivalente verontreinigingsatome elektrone aanvaar en negatief gelaaft word, word die verontreiniging akseptorverontreiniging genoem. Die verontreinigingsatome vervang 'n gelyke aantal halwegeleermateriaalatome in die kristal en plaat hulle in die kristalstruktuur.

Daarom is die verontreinigingsatome statiese deel van die kristalstruktuur. Wanneer hierdie trivalente verontreinigingsatome vry elektrone aanvaar en negatiewe ionne word, bly die ionne steeds staties. Op dieselfde manier, wanneer 'n halwegeleerkristal met pentavalente verontreiniging gedopeer word, vervang elke atoom van die verontreiniging 'n halwegeleermateriaalatoom in die kristalstruktuur; daarom word hierdie verontreinigingsatome staties in die kristalstruktuur.

Elke pentavalent verontreinigingsatoom in die kristalstruktuur het een ekstra elektron in die buiterste baan wat dit maklik as 'n vry elektron kan verwyder. Wanneer dit daardie elektron verwyder, word dit positief gelaaide ionne.

Aangesien pentavalente verontreinigingsatome elektrone aan die halwegeleerkristal gee, word hulle donorverontreinigings genoem. Ons bespreek statiese akseptor- en donorverontreinigingsatome omdat hulle 'n sleutelrol speel in die vorming van die PN-skeiding.

Laat ons na die punt gaan wanneer 'n p-tipe halwegeleermateriaal in kontak kom met 'n n-tipe halwegeleermateriaal, migreer vry elektrone op die n-tipe halwegeleermateriaal naby die skeiding eers na die p-tipe halwegeleermateriaal weens diffusie, omdat die konsentrasie van vry elektrone veel meer in die n-tipe streek is as in die p-tipe streek.

Die elektrone wat by die p-streek kom, sal saamvloei met die gathings wat hulle eers vind. Dit beteken dat die vry elektrone wat van die n-tipe streek kom, saamvloei met akseptorverontreinigingsatome naby die skeiding. Hierdie verskynsel maak negatiewe ionne.

Aangesien die akseptorverontreinigingsatome naby die skeiding in die p-tipe streek, negatiewe ionne word, sal daar 'n laag van negatiewe statiese ionne in die p-streek naas die skeiding wees.

Die vry elektrone in die n-tipe streek sal eers na die p-tipe streek migreer as die vry elektrone in die n-tipe streek ver van die skeiding. Dit maak 'n laag van statiese positiewe ionne in die n-tipe streek naas die skeiding.

Na die vorming van 'n voldoende dik positiewe ionlaag in die n-tipe streek en 'n negatiewe ionlaag in die p-tipe streek, sal daar geen verdere diffusie van elektrone van die n-tipe streek na die p-tipe streek meer wees, omdat daar 'n negatiewe muur voor die vry elektrone is. Hierdie twee lagte van ionne vorm die PN-skeiding.

Aangesien een laag negatief gelaaft is en die ander positief, vorm 'n elektriese potensiaal oor die skeiding, wat as 'n potensiaalbarrière funksioneer. Hierdie barrièrepotensiaal hang af van die halwegeleermateriaal, dopvlak, en temperatuur.

Dit word gevind dat die barrièrepotensiaal vir germanium halwegeleermateriaal 0,3 volt by 25°C is, en dit is vir silikon halwegeleermateriaal 0,7 volt by dieselfde temperatuur.

Hierdie potensiaalbarrière bevat geen vry elektrone of gathings nie, omdat alle vry elektrone met gathings in hierdie streek saamgevoeg is, en as gevolg van die uitputting van ladingdragers (elektrone of gathings) in hierdie streek, word dit ook uitputtingsgebied genoem. Alhoewel die diffusie van vry elektrone en gathings na die skepping van 'n sekere dik uitputtingslaag stop, is hierdie dikte van die uitputtingslaag in praktyk baie klein, in 'n omvang van mikrometer.