Kio estas PN-junkto?
Kio estas PN-junkcio?
Difino de PN-junkcio
PN-junkcio difiniĝas kiel interfaso inter p-tipa kaj n-tipa duonkondukanta materialo en unu kristalo.
Fari PN-junkcion
Nun esploru kiel ĉi tiu pn-junkcio estas kreita. Ekzistas multaj truoj en p-tipa duonkondukanta materialo kaj multaj libera elektronoj en la n-tipa duonkondukanta materialo.
Denove en p-tipa duonkondukanta materialo, ekzistas numeroj de trivalentaj impurecaj atomoj, kaj ideale, ĉiu truo en la p-tipa duonkondukanta materialo estas asociita kun unu trivalenta impureca atomo.
Ni uzas la vorton ‘ideale’ ĉar ni neglektas termike generitajn elektronojn kaj truojn en la kristalo. Kiam elektrono plenigas truon, la impureca atomo asociita kun tiu truo iĝas negativa iono.
Ĉar ĝi nun enhavas ekstran elektronon. Ĉar la trivalentaj impurecaj atomoj akceptas elektronojn kaj iĝas negative ŝarĝitaj, la impureco nomiĝas akceptilo impureco. La impurecaj atomoj anstataŭigas egalnombron da duonkonduktantaj atomoj en la kristalo kaj metas sin en la kristalstrukturon.
Do, la impurecaj atomoj estas statikaj en la kristalstrukturo. Kiam ĉi tiuj trivalentaj impurecaj atomoj akceptas liberajn elektronojn kaj iĝas negative ŝarĝitaj ionoj, la ionoj restas statikaj. Simile, kiam duonkondukanta kristalo estas dotita per pentavalenta impureco, ĉiu atomo de la impureco anstataŭigas duonkonduktantan atomon en la kristalstrukturo; do ĉi tiuj impurecaj atomoj iĝas statikaj en la kristalstrukturo.
Ĉiu pentavalenta impureca atomo en la kristalstrukturo havas unu ekstran elektronon en la plej ekstera orbito, kiun ĝi povas facile forigi kiel libera elektrono. Kiam ĝi forigas tiun elektronon, ĝi iĝas pozitive ŝarĝita iono.
Ĉar pentavalentaj impurecaj atomoj donacas elektronojn al la duonkondukanta kristalo, ili nomiĝas donaciloj impureco. Ni diskutas statikajn akceptilojn kaj donacilojn impureco ĉar ili ludas klavrolon en formado de la PN-junkcio.
Venontaj al la punkto, kiam p-tipa duonkondukanta materialo kontaktas kun n-tipa duonkondukanta materialo, la liberaj elektronoj en la n-tipa regiono proksime al la junkcio unue migras al la p-tipa duonkondukanta materialo pro difuzo, ĉar la koncentro de liberaj elektronoj estas multe pli alta en la n-tipa regiono ol en la p-tipa regiono.
La elektronoj venantaj al la p-regiono kombiniĝos kun la unuaj trovitaj truoj. Tio signifas, ke la liberaj elektronoj venantaj el la n-tipa regiono kombiniĝos kun akceptiloj impurecaj atomoj proksime al la junkcio. Ĉi tiu fenomeno faras negativajn ionojn.
Kiel la akceptiloj impurecaj atomoj proksime al la junkcio en la p-tipa regiono, iĝas negativaj ionoj, estos strato de negativaj statikaj ionoj en la p-regiono apud la junkcio.
La liberaj elektronoj en la n-tipa regiono unue migras al la p-tipa regiono ol la liberaj elektronoj en la n-tipa regiono for de la junkcio. Ĉi tio faras straton de statikaj pozitivaj ionoj en la n-tipa regiono apud la junkcio.
Post la formado de sufiĉe dika strato de pozitivaj ionoj en la n-tipa regiono kaj negativaj ionoj en la p-tipa regiono, ne plu okazos difuzo de elektronoj de la n-tipa regiono al la p-tipa regiono, ĉar estas negativa muro antaŭ la liberaj elektronoj. Ĉi tiuj ambaŭ stratoj de ionoj formas la PN-junkcion.
Ĉar unu strato estas negative ŝarĝita kaj la alia pozitive, elektra potencialo formas trans la junkcio, agante kiel potenciala bariero. Ĉi tiu barierpotencialo dependas de la duonkondukanta materialo, dotado-nivelo, kaj temperaturo.
Estas trovite, ke la barierpotencialo por germanio-duonkondukanto estas 0.3 voltaj je 25°C, kaj por silicio-duonkondukanto 0.7 voltaj je la sama temperaturo.
Ĉi tiu potenciala bariero ne enhavas ajnan liberan elektronon aŭ truon, ĉar ĉiuj liberaj elektronoj kombiniĝis kun truoj en ĉi tiu regiono, kaj pro la malplenumo de ŝarĝportantoj (elektronoj aŭ truoj) en ĉi tiu regiono, ĝi ankaŭ nomiĝas malplena regiono. Kvankam la difuzo de liberaj elektronoj kaj truoj haltas post la kreo de certa dika malplena strato praktike la diko de la malplena strato estas tre eta, ĝi estas en la amplekso de mikrometroj.
