PN-forbindelses forskydning

Definition af PN-junctionsdiode

En PN-junctionsdiode er defineret som en halvleder, der tillader strøm at flyde i én retning under forlængset polaritet og blokerer strøm under omvendt polaritet.

Forlængset polaritet

Under forlængset polaritet er p-typen region forbundet til den positive terminal, og n-typen til den negative terminal, hvilket reducerer udtømmelseslaget og tillader strømtilstrømning.

Omvendt polaritet

Under omvendt polaritet er p-typen region forbundet til den negative terminal, og n-typen til den positive terminal, hvilket øger udtømmelseslaget og forhindrer strømtilstrømning.

Strømføring

Under forlængset polaritet flyder strømmen nemt, når udtømmelseslaget er reduceret. Under omvendt polaritet flyder kun en minimal strøm på grund af mindretalsbærere.

Brydningsbetingelser

Høj omvendt spænding kan forårsage brydninger (Zener eller Avalanch), hvilket fører til en skarp stigning i strøm, hvilket er afgørende for at forstå diodens driftsgrenser.

V-I karakteristikker for en PN-junktion

Under forlængset polaritet ligger driftsområdet i første kvadrant. Tærskelspændingen for Germanium er 0,3 V, og for Silicium er den 0,7 V. Over denne tærskelspænding går grafen opad på en ikke-lineær måde. Denne graf viser dynamisk resistens i junctionen under forlængset polaritet.

Under omvendt polaritet stiger spændingen i den omvendte retning over p-n junctionen, men ingen strøm på grund af majoritetsbærerne, kun en minimal leckstrøm flyder. Men ved en bestemt omvendt spænding brister p-n junctionen i ledning.

Det skyldes kun mindretalsbærerne. Dette mængde af spænding er tilstrækkeligt for disse mindretalsbærere til at bryde ned udtømmelsesregionen. I denne situation vil en skarp strøm flyde gennem denne junction. Denne brydning af spænding er af to typer.

Avalanch-brydning: det er ikke en skarp graf, snarere en lineær graf med hældning, dvs. efter brydningen forårsager en lille stigning i omvendt spænding mere skarp strøm gradvis.

Zener-brydning: denne brydning er skarp, og det er ikke nødvendigt at øge omvendt polaritetsspændingen for at få mere strøm, da strømmen flyder skarpt.

Resistancer i p-n junction

Dynamisk resistans i p-n junction

Fra V-I karakteristikker for en p-n junction er det klart, at grafen ikke er lineær. Forlængset polariseret p-n junctionsresistans er rd ohm; det kaldes AC-resistans eller dynamisk resistans. Det er ækvivalent til hældningen af spænding-strøm for PN-junctionen.

Gennemsnitlig AC-resistans i p-n junction

Gennemsnitlig AC-resistans fastsættes ved den rette linje, der tegnes mellem krydsningen af de minimum- og maksimumværdier for den eksterne indgangsspænding.Nogle vigtige termer relateret til p-n junction