Ano ang PN Junction?

Ano ang PN Junction?

Pangungusap ng PN Junction

Ang PN junction ay inilalarawan bilang isang 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 nilikha ang pn junction. Maraming butas sa p-type semiconductor at maraming malayang 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 kaugnay ng isang trivalent impurity atom.

Ginagamit namin ang salitang 'ideyal' dahil hindi namin inuuna ang mga thermally generated electrons at holes sa crystal. Kapag ang isang elektron ay sumakop sa isang butas, ang impurity atom na kaugnay ng butas na iyon ay naging negatibong ion.

Dahil ito ngayon ay naglalaman ng extra electron. Dahil ang mga trivalent impurity atoms ay tumatanggap ng mga elektron at naging negatibong charge, tinatawag itong acceptor impurity. Ang mga impurity atoms ay papalit sa parehong bilang ng mga semiconductor atoms sa crystal at nakaposisyon sila sa crystal structure.

Kaya, ang mga impurity atoms ay statics sa crystal structure. Kapag ang mga trivalent impurity atoms ay tumanggap ng mga malayang elektron at naging negatibong ions, ang ions ay nananatiling static. Parehong paraan, kapag ang isang semiconductor crystal ay doped ng pentavalent impurity, bawat atom ng impurity ay papalit 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 pinakadulong orbit na maaari itong madaling alisin bilang isang malayang elektron. Kapag ito ay alisin ang elektron, ito ay naging positibong ions.

Dahil ang mga pentavalent impurity atoms ay nagbibigay ng mga elektron sa semiconductor crystal, tinatawag itong donor impurities. Pinag-uusapan namin ang static acceptor at donor impurity atoms dahil sila ang may pangunahing papel sa paglikha ng PN junction.

Ngayon, pagdating sa punto kung saan ang p-type semiconductor ay makikipag-ugnayan sa n-type semiconductor, ang mga malayang elektron sa n-type semiconductor na mas malapit sa junction ay unang lilihis sa p-type semiconductor dahil sa diffusion dahil ang concentration ng malayang elektron ay mas marami sa n-type region kaysa sa p-type region.

Ang mga elektron na dumating sa p region ay magkombinado sa mga butas na kanilang unang matatagpuan. Ito ibig sabihin ang mga malayang elektron na galing sa n-type region ay magkombinado sa acceptor impurity atoms na mas malapit sa junction. Ang phenomenon na ito ay gumagawa ng negatibong ions.

Kapag 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 malapit sa junction.

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

Pagkatapos ng paglikha ng sapat na thick positive ions layer sa n-type region at negative ions layer sa p-type region, walang hihigit na diffusion ng mga elektron mula sa n-type region patungo sa p-type region dahil may negatibong wall sa harap ng mga malayang elektron. Ang parehong layers ng ions ay nagtatagpo sa PN junction.

Dahil ang isang layer ay negatibong charge at ang iba ay positibong charge, nagkakaroon ng electrical potential sa buong junction, na gumagana bilang isang potential barrier. Ang barrier potential na ito ay depende sa semiconductor material, doping level, at temperatura.

Natuklasan 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 malayang elektron o butas dahil ang lahat ng malayang elektron ay nagsama-sama na sa mga butas sa rehiyong ito at dahil sa depletion ng mga carrier ng charge (electrons o holes) sa rehiyong ito, ito rin ay tinatawag na depletion region. Bagaman ang diffusion ng malayang elektron at butas ay natigil pagkatapos ng paglikha ng tiyak na thick depletion layer, praktikal na ang thickness ng depletion layer ay napakaliit nito sa range ng micrometres.