PN ಜಂಕ್ಟರ ಡೈಯೋಡ್ ಎನ್ನದು ಏನು?

PN ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್ ಎಂದರೇನು?

PN ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್

PN ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಮೂಲ ಘಟಕವಾಗಿದೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಡಯೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ, ಒಂದು ತರಪ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ನ ಒಂದು ಬದು ಗ್ರಾಹಕ ದೂಷಕಗಳಿಂದ (P-ಟೈಪ್) ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಬದು ದಾನ ದೂಷಕಗಳಿಂದ (N-ಟೈಪ್) ನಿರ್ಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಡಯೋಡ್‌ನ್ನು 'ಸ್ಟೆಪ್ ಗ್ರೇಡ್' ಅಥವಾ 'ಲಿನಿಯರ್ಲಿ ಗ್ರೇಡ್' ಜಂಕ್ಷನ್ ಎಂದೂ ವರ್ಗೀಕರಿಸಬಹುದು.

ಸ್ಟೆಪ್ ಗ್ರೇಡ್ PN ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ, ದೂಷಕ ಸಂಚಯ ಉತ್ಪನ್ನ ಎರಡೂ ಬದುಗಳಲ್ಲಿ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಲಿನಿಯರ್ಲಿ ಗ್ರೇಡ್ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಲ್ಲಿ, ದೂಷಕ ಸಂಚಯ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಿಂದ ದೂರದ ಮೇಲೆ ಲಿನಿಯರ್ ಶೈಲಿಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಯಾವುದೇ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರಯೋಜಿತವಾಗದಿದ್ದರೆ, ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು P-ಬದುಗೆ ಮತ್ತು ಛೇದಗಳು N-ಬದುಗೆ ಹೋಗುತ್ತವೆ, ಇಲ್ಲಿ ಅವು ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಮಾಡುತ್ತವೆ.

P-ಬದುಗಿನ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಿಂದ ಹತ್ತಿರದ ಗ್ರಾಹಕ ಅಣುಗಳು ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಆಯನಗಳಾಗಿ ಮತ್ತು N-ಬದುಗಿನ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಿಂದ ಹತ್ತಿರದ ದಾನ ಅಣುಗಳು ಪ್ರಾಕೃತಿಕ ಆಯನಗಳಾಗಿ ಮಾರುತ್ತವೆ. ಇದು ಇಲ್ಲಿ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಮತ್ತು ಛೇದಗಳ ಅನುಕ್ರಮ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಅನ್ಕ್ರಮ ಆಯನಗಳಿರುವ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ದುರ್ಬಲನ ಪ್ರದೇಶ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ನಮಗೆ p-n ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್‌ಗೆ ಅಭಿಮುಖ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರಯೋಜಿತವಾಗಿದ್ದರೆ, ಅಂದರೆ ಬೆಟ್ಟದ ಪಾರ್ಟ್ ಬೇಟಿನ P-ಬದುಗೆಗೆ ಜೋಡಿತವಾದರೆ, ದುರ್ಬಲನ ಪ್ರದೇಶದ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಾರ್ಜರ್ (ಛೇದಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು) ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಿಂದ ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತವೆ. ನಮಗೆ ಡಯೋಡ್‌ಗೆ ವಿರುದ್ಧ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರಯೋಜಿತವಾಗಿದ್ದರೆ, ದುರ್ಬಲನ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಚಾರ್ಜರ್ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಿಂದ ಪ್ರವಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ.

P-N ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

ನಿಮಗೆ ಒಂದು ಪೀನ್ ಜಂಕ್ಷನ್ ಉಂಟಾಗಿದ್ದರೆ, ದಾನ ಸಂಚಯ ND ಮತ್ತು ಗ್ರಾಹಕ ಸಂಚಯ NA ಇದ್ದರೆ. ನಾವು ಎಲ್ಲ ದಾನ ಅಣುಗಳು ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ದಾನ ಮಾಡಿದ್ದು ಪ್ರಾಕೃತಿಕ ದಾನ ಆಯನಗಳಾಗಿದ್ದು ಮತ್ತು ಎಲ್ಲ ಗ್ರಾಹಕ ಅಣುಗಳು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ್ನು ಗ್ರಹಿಸಿ ಅನುಕ್ರಮ ಛೇದಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದ್ದು ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಗ್ರಾಹಕ ಆಯನಗಳಾಗಿದ್ದು ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಚಯ (n) ಮತ್ತು ದಾನ ಆಯನಗಳ ಸಂಚಯ (ND) ಒಂದೇ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ, ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ಅನಾವಶ್ಯ ದೂಷಕಗಳು ಮತ್ತು ದೋಷಗಳಿಂದ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಸೃಷ್ಟಿಸಲಾದ ಛೇದಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ನಾವು ಅನಾವಶ್ಯವಾಗಿ ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ.

p-n ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ, n-ಟೈಪ್ ಬದುವಿನ ದಾನ ಅಣುಗಳಿಂದ ದಾನ ಮಾಡಿದ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು P-ಟೈಪ್ ಬದುಗೆ ಪ್ರವಹಿಸಿ ಛೇದಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಸ್ಥಿರವಾಗಿ, P-ಟೈಪ್ ಬದುವಿನ ಗ್ರಾಹಕ ಅಣುಗಳಿಂದ ಸೃಷ್ಟಿಸಲಾದ ಛೇದಗಳು n-ಟೈಪ್ ಬದುಗೆ ಪ್ರವಹಿಸಿ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಈ ಸಂಯೋಜನೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ, ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಚಾರ್ಜರ್ ಚಾಲಕಗಳ (ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಛೇದಗಳು) ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಸ್ವತಂತ್ರ ಚಾರ್ಜ ಚಾಲಕಗಳು ಕಡಿಮೆಯಾದ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ದುರ್ಬಲನ ಪ್ರದೇಶ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸ್ವತಂತ್ರ ಚಾರ್ಜ ಚಾಲಕಗಳ (ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಛೇದಗಳು) ಅಭಾವದಿಂದ, n-ಟೈಪ್ ಬದುವಿನ ದಾನ ಆಯನಗಳು ಮತ್ತು P-ಟೈಪ್ ಬದುವಿನ ಗ್ರಾಹಕ ಆಯನಗಳು ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಅನ್ಕ್ರಮವಾಗಿ ಹತ್ತಿರದ ಆಯನಗಳಾಗಿ ಮಾರುತ್ತವೆ. ಈ ಧನಾತ್ಮಕ ಹತ್ತಿರದ ದಾನ ಆಯನಗಳು n-ಟೈಪ್ ಬದುವಿನ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ನಕಾರಾತ್ಮಕ ಹತ್ತಿರದ ಗ್ರಾಹಕ ಆಯನಗಳು P-ಟೈಪ್ ಬದುವಿನ ಮೇಲೆ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಕಾಣುತ್ತವೆ. ಈ ಅನ್ಕ್ರಮ ಆಯನಗಳು p-n ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಆಕಾಶ ಚಾರ್ಜ ಉತ್ಪನ್ನ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಈ ಆಕಾಶ ಚಾರ್ಜ ಕಾರಣವಾಗಿ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಉತ್ಪನ್ನವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ವಿತರಣೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. p-n ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್‌ನ ಮೇಲೆ ವಿತರಣೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಈ ರೀತಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು. ವಿತರಣೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಂತರ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು n-ಟೈಪ್ ಬದುವಿಂದ P-ಟೈಪ್ ಬದುವಿನ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ಛೇದಗಳು P-ಟೈಪ್ ಬದುವಿಂದ n-ಟೈಪ್ ಬದುವಿನ ಮೇಲೆ ಮತ್ತೆ ಪ್ರವಹಿಸುವನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಅರ್ಥ ವಿತರಣೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಚಾರ್ಜ ಚಾಲಕಗಳನ್ನು ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಪ್ರವಹಿಸುವನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ.

 ಈ ಪ್ರದೇಶವು ಸ್ವತಂತ್ರ ಚಾರ್ಜ ಚಾಲಕಗಳ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದ್ದರಿಂದ ಅತ್ಯಂತ ವಿರೋಧಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ದುರ್ಬಲನ ಪ್ರದೇಶದ ವಿಸ್ತೀರ್ಣವು ಪ್ರಯೋಜಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ ಮೇಲೆ ಆಧಾರಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ದುರ್ಬಲನ ಪ್ರದೇಶದ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಪೋಯಿಸನ್ ಸಮೀಕರಣ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ, ε ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ನ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು V ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಆಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಅಭಿಮುಖ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರಯೋಜಿತವಾದಾಗ ದುರ್ಬಲನ ಪ್ರದೇಶದ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ, ಅಂದರೆ p-n ಜಂಕ್ಷನ್ ವಾರಿಯರ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಅಪ್ರತ್ಯಕ್ಷೀಯವಾಗುತ್ತದೆ.

ಆದ್ದರಿಂದ, ಅಭಿಮುಖ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಶರತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ವಿತರಣೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಭಾವದಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು P-ಟೈಪ್ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ಛೇದಗಳು n-ಟೈಪ್ ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಇಲ್ಲಿ ಅವು ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಮಾಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಸಂಯೋಜನೆಯ ಮೇಲೆ ಫೋಟಾನ್ ಒಂದನ್ನು ವಿಮೋಚನೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿ, ಡಯೋಡ್‌ನ ಮೇಲೆ ಅಭಿಮುಖ ಪ್ರವಾಹ ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತದೆ. p-n ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಈ ರೀತಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು. ಇಲ್ಲಿ, V ವೋಲ್ಟೇಜ್ p-n ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಜಿತವಾಗಿದ್ದು I ಪೂರ್ಣ ಪ್ರವಾಹ p-n ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಮೇಲೆ ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತದೆ.

I s ವಿರುದ್ಧ ಸ್ಯಾಚುರೇಷನ್ ಪ್ರವಾಹ, e = ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ಚಾರ್ಜ್, k ಬೋಲ್ಟ್‌ಮಾನ್ ನಿರ್ದಿಷ್ಟಾಂಕ ಮತ್ತು T ಕೆಲವಿನ ಮಾನದಂಡದಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ.

ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ p-n ಜಂಕ್ಷನ್ ಡಯೋಡ್‌ನ ಪ್ರವಾಹ-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಕಾಣಸಿಗುತ್ತವೆ. V ಧನಾತ್ಮಕವಾದಾಗ ಜಂಕ್ಷನ್ ಅಭಿಮುಖ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು V ನಕಾರಾತ್ಮಕವಾದಾಗ ಜಂಕ್ಷನ್ ವಿರುದ್ಧ ವೋಲ್ಟೇಜ್. V ನಕಾರಾತ್ಮಕವಾದುದು ಮತ್ತು VTH ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದಾಗ, ಪ್ರವಾಹ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ V VTH ಕೆಳಗೆ ಹೋಗಿದ್ದರೆ, ಪ್ರವಾಹ ಹೊರಬರುವಂತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. VTH ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಥ್ರೆಷೋಲ್ಡ್ ಅಥವಾ ಕತ್ತರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಡಯೋಡ್‌ನಿಂದ VTH = 0.6 V. ವಿರುದ್ಧ ವೋಲ್ಟೇಜ್ P ಬಿಂದುವಿನ ಸಂಬಂಧಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನಲ್ಲಿ, ವಿರುದ್ಧ ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿ ಹೊರಬರುವಂತೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಹೋಗುತ್ತದೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣದ ಭಾಗವನ್ನು ಬ್ರೇಕ್‌ಡೌನ್ ಪ್ರದೇಶ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.