什么是PN结？

Ինչ է PN միացումը?

PN միացման սահմանումը

PN միացումը սահմանվում է որպես p-տիպի և n-տիպի կիսահոսնի նյութերի միջև ինտերֆեյսը միակ կրիստալում:

PN միացման ստեղծումը

Դիմենք այժմ այդ pn միացման ստեղծմանը: Պ-type կիսահոսնում շատ կողմնակի կա, իսկ n-տիպի կիսահոսնում շատ ազատ էլեկտրոններ կան:

Այսպիսով, p-տիպի կիսահոսնում շատ եռագույն անպայման ատոմներ կան, և իդեալական դեպքում յուրաքանչյուր կողմնակի պ-type կիսահոսնում կապված է մեկ եռագույն անպայման ատոմի հետ:

Մենք օգտագործում ենք «իդեալական» բառը, քանի որ մենք փոխանցում ենք կրիստալում թերմալ ստեղծված էլեկտրոնները և կողմնակները: Երբ էլեկտրոնը լցնում է կողմնակ, այդ կողմնակի հետ կապված անպայման ատոմը դառնում է բացասական իոն:

Քանի որ այն այժմ պարունակում է լրացուցիչ էլեկտրոն: Որպեսզի եռագույն անպայման ատոմները ընդունեն էլեկտրոններ և դառնան բացասական լիցքավորված, անպայմանը կոչվում է ընդունիչ անպայման: Անպայման ատոմները փոխարինում են հավասար քանակությամբ կիսահոսնի ատոմները կրիստալում և տեղադրվում են կրիստալի կառուցվածքում:

Այսպիսով, անպայման ատոմները կայացնում են կրիստալի կառուցվածքում կայուն կերպ: Երբ այդ եռագույն անպայման ատոմները ընդունում են ազատ էլեկտրոններ և դառնում են բացասական իոններ, իոնները մնում են կայուն: Նմանապես, երբ կիսահոսնի կրիստալը դոփում է հինգգույն անպայմանով, յուրաքանչյուր անպայմանի ատոմը փոխարինում է կիսահոսնի ատոմը կրիստալի կառուցվածքում, այսպիսով այդ անպայման ատոմները դառնում են կայուն կրիստալի կառուցվածքում:

Յուրաքանչյուր հինգգույն անպայման ատոմ կրիստալի կառուցվածքում ունի մեկ լրացուցիչ էլեկտրոն ամենահետևի ուղեծրում, որը կարող է հեշտությամբ հեռացնել որպես ազատ էլեկտրոն: Երբ այն հեռացնում է այդ էլեկտրոնը, դառնում է դրական լիցքավորված իոն:

Քանի որ հինգգույն անպայման ատոմները դանձնում են էլեկտրոններ կիսահոսնի կրիստալին, նրանք կոչվում են դանձնող անպայմաններ: Մենք քննում ենք կայուն ընդունիչ և դանձնող անպայման ատոմները, քանի որ նրանք ունեն կարևոր դեր ն PN միացման ձևավորման մեջ:

Դիմենք այն պահին, երբ p-տիպի կիսահոսնը կապվում է n-տիպի կիսահոսնի հետ, n-տիպի կիսահոսնում ազատ էլեկտրոնները մոտ միացման հարկացում առաջինը միգրացնում են p-տիպի կիսահոսնի մեջ դիֆուզիայի համար, քանի որ ազատ էլեկտրոնների կոնցենտրացիան շատ ավելի բարձր է n-տիպի տիրույթում, քան p-տիպի տիրույթում:

P տիրույթը գալիս էլեկտրոնները կոմբինացնում են առաջին հարցադրում եղած կողմնակների հետ: Սա նշանակում է, որ n-տիպի տիրույթից գալիս ազատ էլեկտրոնները կոմբինացնում են միացման մոտ ընդունիչ անպայման ատոմների հետ: Այս երևույթը ստեղծում է բացասական իոններ:

Քանի որ ընդունիչ անպայման ատոմները միացման մոտ p-տիպի տիրույթում դառնում են բացասական իոններ, կա բացասական կայուն իոնների շերտ ՝ p տիրույթում միացման կողմը:

N-տիպի տիրույթում ազատ էլեկտրոնները առաջինը միգրացնում են p-տիպի տիրույթին, քանի որ ազատ էլեկտրոնները n-տիպի տիրույթում հեռացած են միացման հարկացում: Սա ստեղծում է դրական կայուն իոնների շերտ ՝ n-տիպի տիրույթում միացման կողմը:

N-տիպի տիրույթում բավարարապես դանդաղ դրական իոնների շերտի և p-տիպի տիրույթում բավարարապես դանդաղ բացասական իոնների շերտի ձևավորումից հետո, այլևս չի լինի էլեկտրոնների դիֆուզիա n-տիպի տիրույթից դեպի p-տիպի տիրույթ, քանի որ ազատ էլեկտրոնների առաջ կա բացասական պատերազմ: Այս երկու իոնների շերտերը կազմում են PN միացումը:

Քանի որ մի շերտը բացասական է լիցքավորված, իսկ մյուսը դրական, էլեկտրական պոտենցիալ ձևավորվում է միացման վրա, աշխատելով որպես պոտենցիալ բարակ: Այս բարակ պոտենցիալը կախված է կիսահոսնի նյութից, դոփումի մակարդակից և ջերմունակությունից:

Կարծելի է, որ գերմանիում կիսահոսնի համար բարակ պոտենցիալը 25oC ջերմունակության դեպքում 0.3 վոլտ է, իսկ սիլիկոն կիսահոսնի համար նույն ջերմունակության դեպքում 0.7 վոլտ է:

Այս պոտենցիալ բարակը չի պարունակում ոչ մի ազատ էլեկտրոն կամ կողմնակ, քանի որ բոլոր ազատ էլեկտրոնները կոմբինացնում են այդ տիրույթում կողմնակների հետ, և լիցքավորված միջոցների (էլեկտրոնների կամ կողմնակների) պարունակության պակասի պատճառով այս տիրույթը կոչվում է դեպրելուց տիրույթ: Չնայած ազատ էլեկտրոնների և կողմնակների դիֆուզիան դադարում է որոշ դանդաղ դեպրելուց շերտի ստեղծման հետ, իրականում դա շերտի հաստությունը շատ փոքր է և միկրոմետրերի կարգում է: