PN Junction:Properties,Circuit,7 Important Applications

 

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε για τη δίοδο σύνδεσης PN και τα χαρακτηριστικά της ως εξής:

  • Τι είναι η δίοδος διακλάδωσης PN;
  • Ορισμός της διόδου σύνδεσης PN:
  • Αρχή λειτουργίας της διόδου σύνδεσης PN
  • Ιδιότητες της διόδου σύνδεσης PN
  • Κύκλωμα και σύμβολο της διόδου σύνδεσης PN
  • Ισοδύναμο κύκλωμα της διόδου σύνδεσης PN:
  • Διασταύρωση PN Τρέχουσες ροές
  • Ιδανική σχέση ρεύματος-τάσης
  • Χαρακτηριστικά διασταύρωσης PN
  • Επίπεδα ημι-φερμίων διόδων
  • Εφαρμογές της διόδου σύνδεσης PN

Τι είναι μια δίοδος διακλάδωσης PN;

Ορισμός της διόδου σύνδεσης PN:

"Η δίοδος σύνδεσης pn είναι συσκευή ημιαγωγών δύο τερματικών ή δύο ηλεκτροδίων."

«Μια δίοδος καλείται ως δίοδος διακλάδωσης PN εάν σχηματίζεται από τον τύπο P στη μία πλευρά και τον τύπο N στη συμπληρωματική ή αντίστροφη κατεύθυνση. "

"Η δίοδος πρέπει να βρίσκεται σε κατάσταση ώθησης προς τα εμπρός για να επιτρέπεται η ροή ηλεκτρικού ρεύματος. διαμέσου αυτού."

  • Εάν συνδεθεί μια θετική τάση στους ακροδέκτες P, το ρεύμα περνάει από την περιοχή P στο N καθώς η θετική τάση βοηθά στη διέλευση της περιοχής εξάντλησης. Όταν χρησιμοποιούμε α αρνητική τάση εφαρμόζεται στον τύπο p, η ζώνη εξάντλησης αυξάνεται και εμποδίζει τη ροή του ρεύματος.

Πώς λειτουργεί μια δίοδος διασταύρωσης PN;

Δίοδος σύνδεσης PN
Δίοδος σύνδεσης PN

Αρχή λειτουργίας της διόδου σύνδεσης PN:

Σε μια δίοδο διασταύρωσης PN, θα εξετάσουμε τη σύνδεση pn με μια τάση προς τα εμπρός που χρησιμοποιείται. Μπορούμε να προσδιορίσουμε τα χαρακτηριστικά τάσης ρεύματος. Το πιθανό φράγμα αυτής της σύνδεσης pn μειώνεται όταν εφαρμόζεται τάση προς τα εμπρός. Θα επιτρέψει τη διαρροή e- και οπών μέσω της περιοχής φόρτισης χώρου.

Όταν οι οπές αρχίζουν να περνούν από την περιοχή p σε όλη την περιοχή του φορτίου χώρου, λαμβάνουν περίσσεια φορέα μειοψηφίας, δηλαδή, φορέα και έξτρα μειοψηφίας από τη διαδικασία παρασυρόμενου, ανασυνδυασμού και διάχυσης.

Ομοίως, όταν τα ηλεκτρόνια στην περιοχή ξεκινούν να ρέουν μέσω της περιοχής φορτίου χώρου στο Ρ. Παίρνουν πλεόνασμα ηλεκτρονίων φορέων μειοψηφίας.

Όταν χρησιμοποιούνται συσκευές ημιαγωγών με συνδέσεις pn σε γραμμικούς ενισχυτές, για παράδειγμα, τα χρονικά μεταβαλλόμενα σημάδια επικαλύπτονται στα ρεύματα και τις τάσεις συνεχούς ρεύματος. Μια μικροσκοπική ημιτονοειδής τάση που εφαρμόζεται σε μια τάση συνεχούς ρεύματος που εφαρμόζεται σε μια διασταύρωση pn θα εκκινήσει ένα ρεύμα μικρού σήματος.

Η αναλογία του ρεύματος προς την τάση δημιουργεί την είσοδο μικρού σήματος αυτής της τομής pn. Η είσοδος μιας τομής pn με πόλωση προς τα εμπρός περιλαμβάνει και τις παραμέτρους αγωγιμότητας και χωρητικότητας.

Τι είναι το ρεύμα διασταύρωσης PN;

Όταν μια τάση προς τα εμπρός εφαρμόζεται σε μια σύνδεση pn, δημιουργείται ένα ρεύμα στη συσκευή. Αυτό είναι γνωστό ως ρεύμα διασταύρωσης PN.

Ορίστε την ιδανική σχέση ρεύματος-τάσης:

ΓΔ 1 2

Ιδανικό ρεύμα σύνδεσης PN:

Το ιδανικό ρεύμα σε μια διασταύρωση pn βασίζεται στα σημαντικά στοιχεία της τέταρτης αρχής που αναφέρεται στην προηγούμενη ενότητα. Το συνολικό ρεύμα στη διασταύρωση είναι το άθροισμα αυτών των ηλεκτρονίων και των ρευμάτων οπών, που παραμένουν σταθερά μέσω της περιοχής εξάντλησης.

Οι διαβαθμίσεις από τις συγκεντρώσεις φορέων μειοψηφίας δημιουργούν ρεύματα διάχυσης και επειδή θεωρούμε ότι το ηλεκτρικό πεδίο να είναι «0» στην άκρη διαστημικού φορτίου, μπορούμε να αγνοήσουμε το ρεύμα μετατόπισης για τη μειονότητα σε αυτήν την προσέγγιση.

Ισοδύναμο κύκλωμα της διόδου σύνδεσης PN:

Το μικρό ισοδύναμο κύκλωμα του συνδέσμου pn προς τα εμπρός προέρχεται από μια εξίσωση.

Υ = gd+ Jωcd

ΓΔ 2 2
Ισοδύναμο κύκλωμα της διόδου σύνδεσης PN

Απαιτείται η προσθήκη της χωρητικότητας διασταύρωσης παράλληλα με την αντίσταση διάχυσης (rd) και χωρητικότητα διάχυσης. Το τελευταίο στοιχείο για το ισοδύναμο κύκλωμα είναι μια σειρά αντίστασης. Οι ουδέτερες περιοχές n και p έχουν αριθμούς 'C' pf αντιστάσεις, έτσι η πραγματική διασταύρωση pn περιλαμβάνει μια αντίσταση σειράς που πλήρες ισοδύναμο κύκλωμα αντιπροσωπεύεται στο παραπάνω Σχήμα.

Η Η τάση μέσω της πραγματικής διασταύρωσης είναι – Η πραγματική τάση (Va) και η συνολική τάση που εφαρμόζεται στη δίοδο pn καθορίζεται από το (Vapp) Άρα η έκφραση για την ιδανική συνθήκη έχει ως εξής:

              Vapp = Va+ Ιρs

ΓΔ 3 2
Προσωρινά προκατειλημμένα χαρακτηριστικά IV για δίοδο διασταύρωσης pn με αποτέλεσμα την αντίσταση της σειράς

Το παραπάνω σχήμα είναι χαρακτηριστικά VI που αποκαλύπτουν την επίδραση της αντίστασης σειράς. Μια τάση, που μπορεί να είναι μεγαλύτερη γενικά, απαιτείται για να βρεθεί η ίδια ακριβώς παρούσα τιμή όταν περιλαμβάνεται μια σειρά ανοσίας. Στην πλειονότητα των διόδων, η αντίσταση εμφάνισης θα είναι πιθανώς αμελητέα.

Σε ορισμένες συσκευές ημιαγωγών με συνδέσεις pn, αλλά η αντίσταση σειράς θα ανήκει σε κάποιο βρόχο ανάδρασης.

Ρεύμα αναστροφής μεροληψίας

Εάν μια δίοδος σύνδεσης PN βρίσκεται σε αντίστροφη πόλωση, μαθεύτηκε ότι οι κινητές οπές και τα ηλεκτρόνια σκουπίστηκαν από το τμήμα φορτίου χώρου. Το αρνητικό σήμα εξηγεί έναν αρνητικό ρυθμό ανασυνδυασμού. Επομένως, στην πραγματικότητα δημιουργούμε ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών μέσα στην αντίστροφη πολωμένη περιοχή διαστημικού φορτίου.

Ο ανασυνδυασμός περίσσειας οπών και ηλεκτρονίων στη διαδικασία κατά την προσπάθεια αποκατάστασης της θερμικής ισορροπίας. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η συγκέντρωση των οπών και των ηλεκτρονίων είναι ουσιαστικά μηδενική στην περιοχή της αντίστροφης πόλωσης, οπές και ηλεκτρόνια δημιουργούνται μέσω του επιπέδου παγίδας, το οποίο επίσης επιχειρεί να αναζωογονήσει τη θερμική ισορροπία.

Δεδομένου ότι οι οπές και τα ηλεκτρόνια δημιουργούνται, παγιδεύονται από την περιοχή φορτίου χώρου από το ηλεκτρικό πεδίο. Η ροή φόρτισης είναι στην τρέχουσα κατεύθυνση μιας αντίστροφης πόλωσης. Αυτό το ρεύμα παραγωγής αντίστροφης μεροληψίας, το οποίο είναι κυρίως αποτέλεσμα της δημιουργίας οπών και ηλεκτρονίων στην περιοχή φορτίου χώρου, προστίθεται στο ιδανικό ρεύμα κορεσμού αντίστροφης-πόλωσης.

Ρεύμα ανασυνδυασμού προς τα εμπρός:

Για μια αντίστροφη διασταύρωση PN, τα ηλεκτρόνια και οι οπές καθαρίζονται κυρίως από την περιοχή φόρτισης του Διαστήματος. Ωστόσο, υπό την προκατάληψη προς τα εμπρός, τα ηλεκτρόνια και οι οπές εγχέονται στην περιοχή του διαστημικού φορτίου. Κατά τη διάρκεια αυτού, ορισμένες επιπλέον χρεώσεις μεταφορέα ενδέχεται να είναι στην περιοχή χρέωσης χώρου.

Υπάρχει βέβαιη πιθανότητα ότι μερικά από αυτά τα ηλεκτρόνια και οι οπές θα ανασυνδυαστούν επίσης κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου.

Επίπεδα ημι-φερμίων διόδων

ΓΔ 6 1
Ημι-φερμι επίπεδα Diode
Image Credit: ΜπυραρίαΕπίπεδα ημι-φερμίων διόδωνCC BY-SA 3.0

Ποιες είναι οι χρήσεις της σύνδεσης PN, δίοδος;

Σημαντικές εφαρμογές της διόδου σύνδεσης PN:

Οι κρίσιμες εφαρμογές των διόδων σύνδεσης PN είναι:

  • Η δίοδος διακλάδωσης PN μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φωτοδιόδους.
  • Η δίοδος σύνδεσης PN μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ηλιακά κύτταρα.
  • Η προς τα εμπρός μεροληψία PN δίοδος χρησιμοποιείται ως LED.
  • Δίοδος διακλάδωσης PN που χρησιμοποιείται ως ανορθωτής σε συσκευή ελεγχόμενης τάσης σε χαρακτήρες.

Για να μάθετε περισσότερα για τη δίοδο κάντε κλικ εδώ

Αφήστε ένα σχόλιο