Vipi ni Kikomo cha PN?
Ni jini Junction ya PN?
Maendeleo ya Junction ya PN
Junction ya PN inatafsiriwa kama mwisho wa matumizi ya vifaa vya semikonduktori vya aina ya p na n katika kristali moja.
Unda Junction ya PN
Tufuatili sasa jinsi hii junction ya PN hutengenezwa. Kuna vitu vingi vya holes katika semikonduktori wa aina ya p na vitu vingi vya electrons wazima katika semikonduktori wa aina ya n.
Tenawo katika semikonduktori wa aina ya p, kuna idadi ya atomi za impurity zinazozipata tatu, na rasmi, kila hole katika semikonduktori wa aina ya p unahusiana na mmoja tu wa atomi za impurity zinazozipata tatu.
Hapa tunatumia neno ‘rasmi’ kwa sababu tunapokataa electrons na holes zinazotengenezwa kwa uchakuzi katika kristali. Wakati electron anajitambua hole, atomi za impurity zinazohusiana na hole hiyo huwa negative ion.
Kwa sababu sasa yana electron zaidi. Kama atomi za impurity zinazozipata tatu huchukua electrons na kuwa negative charged, impurity huitwa acceptor impurity. Atomi za impurity huchanganya idadi sawa ya atomi za semikonduktori katika kristali na kujitolea katika muundo wa kristali.
Hivyo, atomi za impurity ni statics katika muundo wa kristali. Wakati atomi hizi za impurity zinazozipata tatu huchukua electrons wazima na kuwa ions negative, ions hizi hazijiondoke. Vigelegele, wakati kristali wa semikonduktori una dopa na impurity zinazozipata tano, kila atomi za impurity huchanganya atomi za semikonduktori katika muundo wa kristali; hivyo atomi hizi za impurity hutoa static katika muundo wa kristali.
Kila atomi za impurity zinazozipata tano katika muundo wa kristali ana electron zaidi moja katika orbit ya nyuma ambayo inaweza kupunguza kama electron mzima. Wakati anapunguza electron hiyo, anakuwa positive charged ions.
Kwa sababu atomi za impurity zinazozipata tano huchukua electrons katika kristali ya semikonduktori, zinaitwa donor impurities. Tunadiskuta static acceptor na donor impurity atoms kwa sababu wanapokea kitu muhimu katika kutengeneza junction ya PN.
Tuende sasa wakati semikonduktori wa aina ya p anajihusisha na semikonduktori wa aina ya n, electrons wazima katika semikonduktori wa aina ya n karibu na junction wanafanya migration kwenye semikonduktori wa aina ya p kwa sababu ya diffusion kwa sababu concentration ya electrons wazima ni zaidi katika eneo la n kuliko eneo la p.
Electrons watakuwa region p wataunganishwa na holes watakiwango. Hii inamaanisha electrons wazima kutoka region n wataunganishwa na acceptor impurity atoms karibu na junction. Hii hutengeneza ions negative.
Kama acceptor impurity atoms karibu na junction katika region p, huwa ions negative, itakuwa layer ya ions negative static katika region p adjacent to the junction.
Electrons wazima katika region n watafanya migration kwanza kwenye region p kuliko electrons wazima katika region n mbali na junction. Hii hutengeneza layer ya ions positive static katika region n adjacent to the junction.
Baada ya kutengeneza layer ya ions positive thick katika region n na layer ya ions negative katika region p, hautakuwa na diffusion zaidi ya electrons kutoka region n kwenye region p kwa sababu kuna upinde wa negative mbele ya electrons wazima. Layers hizi za ions zinatengeneza junction ya PN.
Kwa sababu layer moja ina charge negative na nyingine positive, potential electrical hutengenezwa across the junction, acting as a potential barrier. Barrier potential hii inategemea material ya semikonduktori, level ya doping, na temperature.
Imetathmini kuwa barrier potential kwa semikonduktori wa germanium ni 0.3 volt kwenye 25oC, na kwa semikonduktori wa silicon ni 0.7 volt kwenye hali hiyo ya temperature.
Potential barrier hii haijawahi kuwa na electrons wazima au holes kwa sababu electrons wazima wameunganishwa na holes katika eneo hili na kwa sababu ya depletion ya charge carriers (electrons au holes) katika eneo hili, inaitwa pia depletion region. Ingawa diffusion ya electrons wazima na holes hupunguza baada ya kutengeneza depletion layer fulani practically thickness ya depletion layer hii ni chache sana katika umbali wa micrometres.
