PN Keçidi Diodası nədir?

Alan: Ensiklopediya

China

PN Keçid Diodası nədir?

PN Keçid Diodası

PN keçid diodası elektronikada əsas komponentdir. Bu növ dioda, yarı-mənfiyərin bir tərəfində qəbul edici zülallar (P-növ) və digər tərəfində vericilər (N-növ) var. Bu dioda "adımlaşdırılmış" və ya "xətti qadamlanmış" keçid kimi təsnif edilə bilər.

Adımlaşdırılmış PN keçid diodada, hər iki tərəfdəki dozaj nisbəti keçidə qədər bərabərdir. Xətti qadamlanmış keçiddə, dozaj nisbəti keçiddən olan məsafə ilə təxminən xəttinən dəyişir. Hər hansı bir qəbliyyət tətbiq olunmadığında, özgür elektronlar P-tərəfə, oyuklar isə N-tərəfə keçir və orada birləşir.

P-tərəfdəki keçid yaxınlığında olan qəbul edici atomlar mənfi ionlara, N-tərəfdəki verici atomlar isə müsbət ionlara çevrilir. Bu, elektronların və oyukların daha da yayılmasını mane edən elektrik sahası yaratır. Qapalı qalmış ionları olan bu sahə, tükenmiş sahə adlanır.

Əgər PN keçid diodaya irəlili qəbliyyət tətbiq edilirsə, yəni bataryanın müsbət tərəfi P-tərəfinə bağlanırsa, tükenmiş sahənin eni azalır və nositçilər (oyuklar və özgür elektronlar) keçiddən keçir. Əks qəbliyyət tətbiq edildiyində, tükenmiş sahənin eni artır və keçiddən heç bir şarj akmaqda deyil.

PN Keçid Diodası Xüsusiyyətləri

ND donor nisbəti və NA qəbul edici nisbəti olan bir PN keçidini nəzərə alaq. Həmçinin, bütün donor atomların özgür elektronlar verməsi və müsbət donor ionlarına çevrilmesi, və bütün qəbul edici atomların elektronları qəbul etməsi və uyğun oyuklar yaratması və mənfi qəbul edici ionlarına çevrilmesi olduğunu fərz edək. Deməli, özgür elektronların (n) və donor ionlarının (ND) nisbəti eyni, və oxşar olaraq, oyukların (p) və qəbul edici ionlarının (NA) nisbəti eynidir. Burada, səhvən qoşulmuş zülallar və defektlərə görə yarı-mənfiyərdə yaranan oyukları və özgür elektronları nəzərə almamışıq.

PN keçidi üzərində, N-növ tərəfindən verilən özgür elektronlar P-növ tərəfinə keçir və oyuklarla birləşir. Oxşar olaraq, P-növ tərəfindən yaratılan oyuklar N-növ tərəfinə keçir və özgür elektronlarla birləşir. Bu birləşmə prosesindən sonra, keçid üzərində şarj nositçilərinin (özgür elektronlar və oyuklar) eksikliyi yarandır. Keçid üzərində özgür şarj nositçilərinin tükenməsi sahəsi, tükenmiş sahə adlanır.

Özgür şarj nositçilərinin (özgür elektronlar və oyuklar) olmaması səbəbindən, N-növ tərəfindəki donor ionları və P-növ tərəfindəki qəbul edici ionları keçid üzərində açıqlanır. Bu, N-növ tərəfinə yaxın müsbət açıq donor ionları və P-növ tərəfinə yaxın mənfi açıq qəbul edici ionları, PN keçidində fəzanın şarjını yaratır. Bu fəzanın şarjına görə keçid üzərində yaranan potensial, diffuziya voltu adlanır. PN keçid diodası üzərindəki diffuziya voltu, N-növ tərəfindən P-növ tərəfinə özgür elektronların və P-növ tərəfindən N-növ tərəfinə oyukların daha da migrasiyası üçün potensial barier yaratır. Yəni, diffuziya potensialı, şarj nositçilərinin keçidin keçməsini mane edir.

Bu sahə, özgür şarj nositçilərinin tükenməsi səbəbindən çox direktsiyanadır. Tükenmiş sahənin eni, tətbiq olunan qəbliyyət voltuna asılıdır. Tükenmiş sahənin eni və qəbliyyət voltu arasındakı əlaqə, Poisson Tənliyi adlanan tənlik ilə ifadə edilə bilər. Burada, ε yarı-mənfiyərin permitivitasıdır və V qəbliyyət voltudur. Beləliklə, irəlili qəbliyyət tətbiq edildikdə, tükenmiş sahənin eni, yəni PN keçid barierinin eni azalır və sonunda ortadan kənardaşır.

Bundan əlavə, irəlili qəbliyyət şəraitində keçid üzərində potensial barierin olmaması səbəbindən, özgür elektronlar P-növ sahəsinə və oyuklar N-növ sahəsinə keçir, burada birləşir və hər birləşmə zamanı foton buraxırlar. Nəticədə, diodanın irəlili akımı axır. PN keçidindən keçən akım, belə ifadə olunur: Burada, V voltu PN keçidinə tətbiq olunur və cəmi I akımı, PN keçidindən keçir.

Is ters dozaj akımı, e = elektronun şarji, k Boltzman sabiti və T Kelvin ölçüsündə temperaturdur.

Aşağıdakı diaqram, PN keçid diodasının akım-volt xüsusiyyətini göstərir. V pozitivdirsə, keçid irəlili qəbliyyətdə, V negativdirsə, keçid əks qəbliyyətdədir. V negativ və VTH-dan kiçikdirsə, akım minimaldır. Amma V, VTH-i keçdikdə, akım birdən böyük olur. VTH voltu, пороговим або вхідним напругою вважається. Для кремнієвого діода VTH = 0.6 В. При зворотньому напрузі, що відповідає точці P, зворотній струм різко збільшується. Ця частина характеристики відома як область розриву.