PN Junction nima?

PN jung ga nima?

PN jungning ta'rifini

PN jung - bu, bitta kristalda p-turli va n-turli poluprovodnik materiallar orasidagi chegaradir.

PN jung yaratish

Endi ushbu PN jung qanday yaratilishini ko'rib chiqaylik. P-turli poluprovodnikda ko'p bo'sh joylar, n-turli poluprovodnikda esa ko'p erkin elektronlar mavjud.

Yana p-turli poluprovodnikda, bir nechta trivalent zulfi atomlari mavjud, va ideal holda, p-turli poluprovodnikdagi har bir bo'sh joy bir trivalent zulfi atom bilan bog'liq bo'ladi.

Bu yerda 'ideal' so'zidan foydalanamiz, chunki kristalda ishlovchi elektronlar va bo'sh joylar e'tiborga olinmaydi. Agar elektron bo'sh joyni to'ldirsagina, shu bo'sh joyga bog'liq bo'lgan zulfi atom manfiy ionka aylanadi.

Chunki u endi qo'shimcha elektronni o'z ichiga oladi. Trivalent zulfi atomlari elektronlarni qabul qilib, manfiy zaryadlanganda, zulfi qabul qiluvchi zulfi deyiladi. Zulfi atomlari kristalda poluprovodnik atomlari bilan teng sonida almashtirilib, kristal strukturasiga joylashtiriladi.

Shunday qilib, zulfi atomlari kristal strukturada statik holatda. Ushbu trivalent zulfi atomlari elektronlarni qabul qilib, manfiy ionka aylanishida, ionlar hali ham statik holatda qoladi. O'xshash ravishda, agar poluprovodnik kristal pentavalent zulfiga tushirilsa, har bir zulfi atom kristal strukturada poluprovodnik atomini almashtiradi; shuning uchun bu zulfi atomlari kristal strukturada statik holatda bo'ladi.

Kristal strukturadagi har bir pentavalent zulfi atomning eng tashqi orbitasida qo'shimcha elektron bor, uni erkin elektron sifatida oson olib ketishi mumkin. Ushbu elektronni olib ketganda, u musbat zaryadlangan ionka aylanadi.

Pentavalent zulfi atomlari poluprovodnik kristalga elektronlarni taqdim etishligi sababli, ular beruvchi zulfi deb ataladi. Statik qabul qiluvchi va beruvchi zulfi atomlar haqida gapirayotmiz, chunki ular PN jungni shakllantirishda asosiy rol o'ynaydi.

P-turli poluprovodnik n-turli poluprovodnik bilan aloqaga keldi, n-turli poluprovodnikdan erkin elektronlar diffuziya jarayonida p-turli poluprovodnikka o'tishadi, chunki n-turli qismda erkin elektronlar soni p-turli qismdan ancha ko'p.

P tomonga kelgan elektronlar, oldin ilk topgan bo'sh joylar bilan birlashadi. Bu demak, n-turli qismdan kelgan erkin elektronlar, jungga yaqin bo'lgan qabul qiluvchi zulfi atomlari bilan birlashadi. Bu jarayon manfiy ionlarni yaratadi.

Qabul qiluvchi zulfi atomlari p-turli qismda jungga yaqin bo'lgan joyda manfiy ionka aylanishida, p qismda jungga yaqin bo'lgan joyda manfiy statik ionlar qatlami hosil bo'ladi.

N-turli qismdagi erkin elektronlar, jungdan uzoqroq joylashgan n-turli qismdagi erkin elektronlardan oldin p-turli qismga o'tadi. Bu jarayon n-turli qismda jungga yaqin bo'lgan joyda musbat statik ionlar qatlami hosil qiladi.

N-turli qismda yetarli qalinlikdagi musbat ionlar qatlami va p-turli qismda manfiy ionlar qatlami hosil bo'lgandan keyin, n-turli qismdan p-turli qismga erkin elektronlar diffuziyasi to'xtaydi, chunki erkin elektronlar oldidan manfiy divar mavjud. Bu ikki ionlar qatlami PN jungni shakllantiradi.

Bir qatlami manfiy zaryadlangan, boshqa qatlami esa musbat zaryadlangan bo'lgani sababli, jungda elektr potentsial shakllanadi va bu potentsial barjer vazifasini bajaradi. Bu barjer potentsiali poluprovodnik materialidan, dopirovka darajasidan va temperaturadan qat'iy bog'liq.

Germaniy poluprovodnigida 25oC da barjer potentsiali 0.3 volt, silis poluprovodnigida esa 0.7 volt bo'lganini aniqlangan.

Bu potentsial barjerda hech qanday erkin elektron yoki bo'sh joy yo'q, chunki bu hududda barcha erkin elektronlar bo'sh joylar bilan birlashadi va bu hududda zaryad egalarining (elektronlar yoki bo'sh joylar) kamayishi sababli, u "depleksiya hudud" deb ham ataladi. Erkin elektronlar va bo'sh joylar diffuziyasi, belgilangan qalinlikdagi depleksiya qatlami yaratilgandan keyin to'xtaydi, lekin praktikada bu qatlam juda ozroq, mikrometr larda bo'lib, odatda.