PN Junction Dioda nima?

Maydon: Энциклопедия

China

PN jungisi diodasi nima?

PN jungisi diodasi

PN jungisi diodasi elektronikadagi asosiy komponent. Bu turdagi dioda-da, polusimmetrik materialning bir tomoni qabul qiluvchi zirzatlar (P-tur) bilan, ikkinchi tomoni esa beruvchi zirzatlar (N-tur) bilan dozlangan. Bu dioda "qadam qoplamalangan" yoki "chiziqsiz qoplamalangan" jungis deb tasniflanishi mumkin.

Qadam qoplamalangan PN jungisi diodasida, jungisdan tashqariga qadar dozlash konsentratsiyasi ikkala tomondami o'zaro teng. Chiziqsiz qoplamalangan jungisda, dozlash konsentratsiyasi jungisdan bo'lgan masofa bilan chiziqsiz o'zgaradi. Hech qanday voltaj taqdim etilmaganda, oddiy elektronlar P-turga, bo'shliqlar esa N-turga o'tib, bir-birlari bilan birlashadi.

Jungisga yaqin joyda P-turdagi qabul qiluvchi atomlar salbiy ionlarga, N-turdagi beruvchi atomlar esa musbat ionlarga aylanadi. Bu elektr maydonini yaratadi, bu maydon elektronlar va bo'shliqlarning ko'proq diffuziyasi bilan qarshilanadi. Shu maydonni qoplamalangan ionlar bo'lgan joy deplyatsiya sohasi deyiladi.

Agar, biz p-n jungisi diodaga oldingi bias voltajini taqdim etamiz. Ya'ni, bataryaning musbat tomoni P-turga ulanganda, deplyatsiya sohasining eni kamayadi va noshs (bo'shliqlar va oddiy elektronlar) jungis orqali o'tish boshlaydi. Agar, diodaga teskari bias voltajini taqdim etamiz, deplyatsiya eni o'sadi va shunga qarama-qarshi, jungis orqali hech qanday zaryad o'tmaydi.

P-N jungisi diodasi xususiyatlari

Ko'rib chiqaylik, donor konsentratsiyasi ND va qabul qiluvchi konsentratsiyasi NA bo'lgan p-n jungisi. Har bir donor atomi oddiy elektronlarni berib, musbat donor ionlarga aylanadi, har bir qabul qiluvchi atomi esa elektronlarni qabul qilib, salbiy qabul qiluvchi ionlarga aylanadi. Demak, oddiy elektronlar (n) va donor ionlari (ND) konsentratsiyasi bir xil va hammasi, bo'shliqlar (p) va qabul qiluvchi ionlari (NA) konsentratsiyasi bir xil. Bu yerda, biz semiprovodniklarda qattiq impurtiv va defektlar orqali yaratilgan bo'shliqlar va oddiy elektronlarni e'tiborga olmaganmiz.

P-n jungisidan, n-tur tomonidagi donor atomlari tomonidan berilgan oddiy elektronlar p-tur tomoniga diffuziya qiladi va bo'shliqlar bilan birlashadi. Xuddi shunday, p-tur tomonidagi qabul qiluvchi atomlari tomonidan yaratilgan bo'shliqlar n-tur tomoniga diffuziya qiladi va oddiy elektronlar bilan birlashadi. Bu birlashish jarayonidan so'ng, jungis orqali bo'shliqlar va oddiy elektronlar yetarli emas. Jungis orqali bo'shliqlar va oddiy elektronlar yetarli emas bo'lgan soha deplyatsiya sohasi deyiladi.

Oddiy elektronlar (bo'shliqlar va oddiy elektronlar) yo'q bo'lgani sababli, n-tur tomonidagi donor ionlari va p-tur tomonidagi qabul qiluvchi ionlari o'zaro qoplamalangan. Bu pozitiv qoplamalangan donor ionlari n-tur tomoniga, salbiy qoplamalangan qabul qiluvchi ionlari esa p-tur tomoniga tortib, p-n jungisida kosmik zaryad yaratadi. Bu kosmik zaryad orqali jungisda yaratilgan potentsial diffuziya voltajiga aytiladi. P-n jungisi diodasidagi diffuziya voltajini quyidagicha ifodalash mumkin: Diffuziya potentsiali oddiy elektronlar n-tur tomonidan p-tur tomoniga va bo'shliqlar p-tur tomonidan n-tur tomoniga ko'proq migratsiyasini cheklaydi. Ya'ni, diffuziya potentsiali zaryadlarni jungisdan o'tishini oldini oladi.

Bu soha, oddiy elektronlar (bo'shliqlar va oddiy elektronlar) yetarli emas bo'lganligi sababli juda qiyin. Deplyatsiya sohasining eni taqdim etilgan bias voltajiga bog'liq. Deplyatsiya sohasining eni va bias voltaj orasidagi munosabat Poisson tenglamasi orqali ifodalash mumkin. Bu yerda, ε - semiprovodnikning dielektrik konstantasi, V - bias voltaj. Demak, oldingi bias voltajini taqdim etish orqali deplyatsiya sohasining eni, ya'ni p-n jungisi barjeri kamayadi va nihoyatda yo'qoladi.

Shuning uchun, oldingi bias holatida jungis orqali potentsial barjer yo'q bo'lganda, oddiy elektronlar p-tur sohagacha kirib, bo'shliqlar esa n-tur sohagacha kiradi, bu yerda ular birlashib, har bir birlashishda foton chiqaradi. Natijada, diodadan oldingi tok o'tish boshlaydi. P-n jungisidagi tok quyidagicha ifodalash mumkin: Bu yerda, V - p-n jungisiga taqdim etilgan voltaj, I - p-n jungisidan o'tgan umumiy tok.

I s - teskari satish tok, e = elektron zaryadi, k - Boltzmann konstantasi, T - Kelvin skalada temperatura.

Quyidagi grafik p-n jungisi diodasi tok-voltaj xarakteristikasini ko'rsatadi. V musbat bo'lganda, jungis oldingi bias holatda, V manfiy bo'lganda, jungis teskari bias holatda. V manfiy bo'lib, VTH dan kam bo'lganda, tok minimal. Ammo, V VTH dan oshganda, tok tez-tez oshadi. VTH voltaj keskin oshish yoki kirish voltaj deb ataladi. Silisium diodasi uchun VTH = 0.6 V. P nuqtasiga mos keladigan teskari voltajda, teskari tok ancha oshadi. Bu xarakteristikalar hisobiga, bu qism buzilish sohasi deb ataladi.