Ano ang PN Junction?

Ano ang PN Junction?

Pangungusap ng PN Junction

Ang PN junction ay inilalarawan bilang interface sa pagitan ng p-type at n-type semiconductor materials sa isang single crystal.

Gumawa ng PN Junction

Ngayon, tingnan natin kung paano ito ginagawa. Maraming butas sa p-type semiconductor at maraming libreng elektron sa n-type semiconductor.

Muli, sa p-type semiconductor, mayroong maraming trivalent impurity atoms, at ideyal na, bawat butas sa p-type semiconductor ay nauugnay sa isang trivalent impurity atom.

Ginagamit namin ang salitang 'ideyal' dahil iniwan namin ang thermally generated electrons at butas sa crystal. Kapag ang isang elektron ay puno ng isang butas, ang impurity atom na nauugnay sa butas na iyon ay naging negatibong ion.

Dahil ito ngayon ay naglalaman ng extra electron. Dahil ang trivalent impurity atoms ay tumatanggap ng elektron at naging negatibong charge, tinatawag itong acceptor impurity. Ang mga impurity atoms ay pumapalit sa equal number ng semiconductor atoms sa crystal at naka-locate sila sa crystal structure.

Kaya, ang mga impurity atoms ay statics sa crystal structure. Kapag ang mga trivalent impurity atoms ay tumanggap ng libreng elektron at naging negatibong ions, ang mga ions ay nananatiling static. Parehong paraan, kapag ang semiconductor crystal ay dinedope ng pentavalent impurity, bawat atom ng impurity ay pumapalit sa semiconductor atom sa crystal structure; kaya ang mga impurity atoms ay naging static sa crystal structure.

Bawat pentavalent impurity atom sa crystal structure ay may isang extra electron sa outermost orbit na maaari nitong madaling alisin bilang libreng elektron. Kapag ito ay alisin ang elektron, ito ay naging positibong charged ions.

Dahil ang pentavalent impurity atoms ay nagbibigay ng elektron sa semiconductor crystal, tinatawag itong donor impurities. Pinag-uusapan namin ang static acceptor at donor impurity atoms dahil mahalaga ang kanilang papel sa pagbuo ng PN junction.

Tungkol sa punto kung kailan ang p-type semiconductor ay nakakasalamuha sa n-type semiconductor, ang mga libreng elektron sa n-type semiconductor na mas malapit sa junction ay unang lumilipat sa p-type semiconductor dahil sa diffusion dahil mas marami ang concentration ng libreng elektron sa n-type region kaysa sa p-type region.

Ang mga elektron na pumunta sa p region ay magkombinado sa mga butas na una nilang matatagpuan. Ito ibig sabihin ang libreng elektron mula sa n-type region ay magkombinado sa acceptor impurity atoms na mas malapit sa junction. Ang phenomenon na ito ay gumagawa ng negatibong ions.

Dahil ang acceptor impurity atoms na mas malapit sa junction sa p-type region, naging negatibong ions, magkakaroon ng layer ng negatibong static ions sa p region na kasunod sa junction.

Ang mga libreng elektron sa n-type region ay unang lilihis sa p-type region kaysa sa mga libreng elektron sa n-type region na malayo sa junction. Ito ay gumagawa ng layer ng static positive ions sa n-type region na kasunod sa junction.

Pagkatapos ng pagbuo ng sapat na thick positive ions layer sa n-type region at negative ions layer sa p-type region, wala nang diffusion ng elektron mula sa n-type region patungo sa p-type region dahil may negatibong wall sa harap ng libreng elektron. Ang parehong layers ng ions ay bumubuo ng PN junction.

Dahil ang isa ay negatibong charge at ang isa ay positibong charge, umaabot ang electrical potential sa buong junction, na gumagana bilang potential barrier. Ang barrier potential na ito ay depende sa semiconductor material, doping level, at temperatura.

Naglabas na ang barrier potential para sa germanium semiconductor ay 0.3 volt sa 25oC, at ito ay para sa silicon semiconductor 0.7 volt sa parehong temperatura.

Ang potential barrier na ito ay hindi naglalaman ng anumang libreng elektron o butas dahil lahat ng libreng elektron ay nagsasama sa butas sa rehiyong ito at dahil sa depletion ng charge carriers (electrons o butas) sa rehiyong ito, ito rin ay tinatawag na depletion region. Bagaman ang diffusion ng libreng elektron at butas ay natitigil pagkatapos ng pagbuo ng tiyak na thick depletion layer, praktikal na ang thickness ng depletion layer ay napakaliit ito sa range ng micrometres.