Kio estas PN-junkta diodo?

Kampo: Enciklopedio

China

Kio estas PN-junkcio duodo?

PN-junkcio duodo

PN-junkcio duodo estas baza komponanto en elektroniko. En tiu tipo de duodo, unu flanko de la duondukto estas dotita per akceptoroj (P-tipo) kaj la alia flanko per donantoj (N-tipo). Tiu duodo povas esti klasifikita kiel 'ŝtupgradigita' aŭ 'lineare gradigita' junkcio.

En ŝtupgradigita PN-junkcio duodo, la koncentro de dopantoj estas uniforma sur ambaŭ flankoj ĝis la junkcio. En lineare gradigita junkcio, la koncentro de dopado ŝanĝiĝas preskaŭ lineare kun la distanco de la junkcio. Sen apliki voltan, liberaj elektronoj moviĝas al la P-flanko kaj truoĵoj moviĝas al la N-flanko, kie ili kombiniĝas.

La akceptoratomoj proksime de la junkcio en la P-flanko iĝas negativaj ionoj, kaj la donantatomoj proksime de la junkcio en la N-flanko iĝas pozitivaj ionoj. Tio kreas elektran kampon, kiu malhelpas pluan difuzon de elektronoj kaj truoĵoj. Tiu regiono kun nedeckritaj ionoj estas nomata kiel ekzhausigita regiono.

Se ni aplikas antaŭen-dirigitan biasvoltan al la p-n junkcio duodo. Tio signifas, ke se la pozitiva flanko de la baterio estas konektita al la P-flanko, tiam la larĝo de la ekzhausigita regiono malpliiĝas kaj portantoj (truoĵoj kaj liberaj elektronoj) fluas tra la junkcio. Se ni aplikas inversan biasvoltan al la duodo, la larĝo de la ekzhausigita regiono pliiĝas kaj neniu ŝargo povas fluar tra la junkcio.

Karakterizaĵoj de P-N Junkcio Duodo

Konsideru pn junkcion kun donantorakoncentro ND kaj akceptorakoncentro NA. Ankaŭ supozu, ke ĉiuj donantaroj donis liberajn elektronojn kaj iĝis pozitivaj donantionoj, kaj ĉiuj akceptoro atomoj akceptis elektronojn kaj kreis korespondantajn truoĵojn kaj iĝis negativaj akceptorionoj. Do, ni povas diri, ke la koncentro de liberaj elektronoj (n) kaj donantorionoj ND estas la sama, kaj similmaniere, la koncentro de truoĵoj (p) kaj akceptorionoj (NA) estas la sama. Ĉi tie, ni ignoris la truoĵojn kaj liberajn elektronojn kreitajn en la duondukto pro neintencitaj impurajoj kaj defektoj.

Tra la pn junkcio, la liberaj elektronoj donitaj de donantaroj en la N-tipa flanko difuzas al la P-tipa flanko kaj rekombinas kun truoĵoj. Simile, la truoĵoj kreitaj de akceptoroatomoj en la P-tipa flanko difuzas al la N-tipa flanko kaj rekombinas kun liberaj elektronoj. Post tiu rekombiproceso, estas manko aŭ ekzhausigo de ŝargokarieroj (liberaj elektronoj kaj truoĵoj) tra la junkcio. La regiono tra la junkcio, kie la liberaj ŝargokarieroj estas ekzhausigitaj, estas nomata kiel ekzhausigita regiono.

Pro la manko de liberaj ŝargokarieroj (liberaj elektronoj kaj truoĵoj), la donantorionoj de la N-tipa flanko kaj akceptorionoj de la P-tipa flanko tra la junkcio iĝas nedeckritaj. Tiuj pozitivaj nedeckritaj donantorionoj proksime de la N-tipa flanko apud la junkcio kaj negativaj nedeckritaj akceptorionoj proksime de la P-tipa flanko apud la junkcio kaŭzas spacon ŝargon tra la pn junkcio. La potencialo disvolvita tra la junkcio pro tiu spaca ŝargo estas nomata kiel difuzvoltage. La difuzvoltage tra pn junkcio duodo povas esti esprimita kiel La difuzpotencialo kreas barieron por plua migrado de liberaj elektronoj de la N-tipa flanko al la P-tipa flanko kaj truoĵoj de la P-tipa flanko al la N-tipa flanko. Tio signifas, ke la difuzpotencialo malhelpas ŝargokarierojn transiri la junkcion.

Tiu regiono estas altresistiva pro la ekzhausigo de liberaj ŝargokarieroj en tiu regiono. La larĝo de la ekzhausigita regiono dependas de la aplikita biasvoltage. La rilato inter la larĝo de la ekzhausigita regiono kaj biasvoltage povas esti reprezentita per ekvacio nomata Poisson-ekvacio. Ĉi tie, ε estas la permittiveco de la duondukto kaj V estas la biasvoltage. Do, per aplikado de antaŭen-dirigita biasvoltage la larĝo de la ekzhausigita regiono, do pn junkcio bariero, malpliiĝas kaj fine malaperas.

Do, sen potencialbariero tra la junkcio en la antaŭen-dirigita kondiĉo, liberaj elektronoj eniras la P-tipa regionon kaj truoĵoj eniras la N-tipa regionon, kie ili rekombinas kaj liberas fotonojn je ĉiu rekombino. Kiel rezulto, estos antaŭen-dirigita kuranta fluo tra la duodo. La kuranto tra la PN-junkcio estas esprimita kiel Ĉi tie, voltage V estas aplikita tra la pn junkcio kaj la totala kuranto I fluas tra la pn junkcio.

I s estas inversa saturiga kuranto, e = ŝargo de elektrono, k estas Boltzman-konstanto kaj T estas temperaturo en Kelvin-skalo.

La grafikaĵo sube montras la kuranto-voltaga karakterizaĵo de PN-junkcio duodo.Kiam V estas pozitiva, la junkcio estas antaŭen-dirigita, kaj kiam V estas negativa, la junkcio estas inversa. Kiam V estas negativa kaj malpli ol VTH, la kuranto estas minimuma. Sed kiam V superas VTH, la kuranto subite iĝas tre alta. La voltage VTH estas konata kiel limvaloro aŭ enkondukvoltage. Por siliciuma duodo VTH = 0.6 V. Je inversa voltage, korespondanta al la punkto P, estas subita pligrandiĝo de inversa kuranto. Tiu parto de la karakterizaĵo estas konata kiel malkomprenregiono.