Hvað er PN samlok?

Encyclopedia

Svæði: Encyclopaedia

China

Hvað er PN tengingardioda?

PN tengingardioda

PN tengingardioda er grunnsemdarhluti í rafmagnsfræði. Í þessu tegund díóða er ein hlið af semilegri efnibundi dopað með átökunar óhreinindum (P-tegund) og aðra hlið með gefandar óhreinindum (N-tegund). Díóðan getur verið flokkuð sem annað „stigskipt“ eða „línulega skipt“ tenging.

Í stigskiptu PN tengingardíóðu er dopandi samruni jafnt á báðum hliðum upp að tengingunni. Í línulega skiptu tengingunni breytist dopandi samruni næst eins línulega með fjarlægð frá tengingunni. Ef engin spenna er lagð við, ferja elektrón fer til P-hliðarinnar og hola til N-hliðarinnar, þar sem þau sameinast.

Átökunar atóm nálægt tengingunni á P-hliðinni verða neikvæð átakendur, og gefandar atóm nálægt tengingunni á N-hliðinni verða jákvæð átakendur. Þetta myndar rafstraum sem mótléttir frekari diffusiónu elektróna og hóla. Þessi svæði með ofbúðum átakendum kallast dreifsvæðið.

Ef við leggjum framspennu við PN tengingardíóðuna, þ.a. ef jákvæða hliðina á batterynu er tengd P-hliðinni, þá lækkar breidd dreifsvæðisins og ferjaleit (hólar og frjáls elektrón) flytur yfir tenginguna. Ef við leggjum afturspennu við díóðuna, aukast breidd dreifsvæðisins og engin aflaflæði fer yfir tenginguna.

Eiginleikar PN tengingardíóðu

Látum okkur taka tilliti PN tengingu með gefanda samruni ND og átökunar samruni NA. Látum okkur líka gera ráð fyrir að allir gefandar atóm hafa gefið frjálsa elektrón og verðið jákvæð gefendar íon og allir átökunar atóm hafa tekið elektrón og búið til samsvarandi hóla og verðið neikvæð átökunar íon. Þá getum við sagt að samruni frjálsra elektróna (n) og gefenda íona ND sé sama og svo samruni hóla (p) og átökunar íona (NA) sé sama. Hér hefur verið sleppt hóla og frjálsra elektróna sem myndað eru í semilegri efnibundi vegna ótilgangsra óhreininda og brotta.

Yfir PN tenginguna, diffa frjáls elektrón gefin af gefandar atóm á N-hliðinni yfir á P-hliðina og sameinast með hólum. Sama má segja um hóla búin af átökunar atóm á P-hliðinni, sem diffa yfir á N-hliðina og sameinast með frjálsra elektróna. Eftir þessa sameiningarferli er minnkað eða dreift aflaflæði (frjáls elektrón og hólar) yfir tenginguna. Svæðið yfir tenginguna þar sem frjáls aflaflæði hefur dreift kallast dreifsvæði.

Vegna fráviks af frjáls aflaflæði (frjáls elektrón og hólar), verða gefendar íon á N-hliðinni og átökunar íon á P-hliðinni yfir tenginguna ofbúð. Þessir jákvæðir ofbúðir gefendar íon á N-hliðinni og neikvæðir ofbúðir átökunar íon á P-hliðinni gerir rýmda aflaflæði yfir PN tenginguna. Spenna sem myndast yfir tenginguna vegna þessa rýmda aflaflæðis kallast diffusiónarspenningur. Diffusiónarspenningur yfir PN tengingardíóðu getur verið orðaður sem The diffusion potential creates a potential barrier for further migration of free electrons from n-type side to p-type side and holes from p-type side to n-type side. That means diffusion potential prevents charge carriers to cross the junction.

Þetta svæði er mjög motandi vegna dreifts af frjáls aflaflæði í þessu svæði. Breidd dreifsvæðisins fer eftir beðinu spenna. Samræmi milli breiddar dreifsvæðisins og beðinnar spennis getur verið orðaður með jöfnu sem kallast Poisson-jafnan. Hér er ε leyfileiki semilegrar efnibunds og V er beðin spenna. Þannig, við framspennu breytnir breidd dreifsvæðisins, þ.e. PN tengingar hindran, lækkar og endalausar fer hann úr sjón.

Svo, án spenningarhindrans yfir tenginguna í framspennu aðstæðu ferja elektrón kemur inn í P-hliðina og hólar kemur inn í N-hliðina, þar sem þau sameinast og skilja ljósatöflu við hverja sameiningu. Sem niðurstaða ferja straumur á gegnum díóðuna. Straumur yfir PN tenginguna er orðaður sem Here, voltage V is applied across the pn junction and total current I, flows through the pn junction.

I s er afturspenningarsamþykkt, e = hlaup á elektrón, k er Boltzmann-fasti og T er hiti á Kelvin-skali.

Myndin neðan sýnir straums-spennutækni PN tengingardíóðu. Þegar V er jákvæð er tengingin framspennuð, og þegar V er neikvæð, er tengingin afturspennuð. Þegar V er neikvæð og minna en VTH, er straumurinn lágmarks. En þegar V fer yfir VTH, verður straumurinn plötuð mikill. Spennan VTH er kölluð spennuhrönnun eða innskotsspenna. Fyrir silíkdíóðu er VTH = 0.6 V. Við afturspennu samsvara punkti P, er hækkun afturspenningar straums hratt. Þetta svæði karakteristíku er kölluð brottskyningssvæði.