Razumijevanje o teoriji i radu diode P-N spojnih dioda

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





DO Dioda za spajanje P-N nastaje dopiranjem jedne strane komada silicija dodavačem P-tipa (Boran), a druge strane dodavačem N-tipa (fosfor). Umjesto silicija može se koristiti ge. Dioda za spajanje P-N dvostruki je uređaj. Ovo je osnovna konstrukcija diode P-N spoja. Jedan je od najjednostavnijih poluvodičkih uređaja jer omogućuje protok struje u samo jednom smjeru. Dioda se ne ponaša linearno s obzirom na primijenjeni napon i ima eksponencijalni V-I odnos.

Što je dioda P-N spoja?

Dioda za spoj P-N spojnica je silicija koja ima dva terminala. Jedan od terminala dopiran je materijalom tipa P, a drugi materijalom tipa N. P-N spoj je osnovni element za poluvodičke diode. Poluvodička dioda olakšava protok elektrona u potpunosti samo u jednom smjeru - što je glavna funkcija poluvodičkih dioda. Može se koristiti i kao ispravljač.




P-N spoj

P-N spoj

Teorija PN spojnih dioda

Postoje dvije operativne regije: P-tip i N-tip. A na temelju primijenjenog napona, moguća su tri 'pristranska' uvjeta za spojnu diodu P-N, a to su:



Nulta pristranost - Na diodu PN spoja ne primjenjuje se vanjski napon.
Naprijed pristranost - Potencijal napona pozitivno je povezan s priključkom tipa P, a negativno s priključkom tipa N diode.
Obrnuta pristranost - Potencijal napona povezan je negativno na terminal tipa P i pozitivno na terminal tipa N diode.

Nulto pristrano stanje

U ovom slučaju, na diodu spoja P-N ne primjenjuje se vanjski napon, pa se elektroni difuziraju na P-stranu, a istovremeno rupe difuziraju prema N-strani kroz spoj, a zatim se međusobno kombiniraju. Zbog toga ti nosači naboja generiraju električno polje. Električno polje suprotstavlja se daljnjoj difuziji nabijenih nosača, tako da nema kretanja u srednjem području. Ovo je područje poznato pod nazivom širina iscrpljenja ili prostorni naboj.

Nepristrano stanje

Nepristrano stanje

Naprijed pristranost

U prednjem stanju pristranosti, negativni priključak baterije povezan je s materijalom tipa N i pozitivni priključak Baterija je povezan s materijalom tipa P. Ta se veza naziva i davanjem pozitivnog napona. Elektroni iz N-regije prelaze spoj i ulaze u P-regiju. Zbog privlačne sile koja se generira u P-području, elektroni se privlače i kreću prema pozitivnom terminalu. Istodobno se rupe privlače na negativnom priključku baterije. Kretanjem elektrona i rupa teče struja. U ovom se stanju širina područja iscrpljivanja smanjuje zbog smanjenja broja pozitivnih i negativnih iona.


Stanje pristranosti prema naprijed

Stanje pristranosti prema naprijed

V-I karakteristike

Opskrbljujući pozitivan napon, elektroni dobivaju dovoljno energije da prevladaju potencijalnu barijeru (sloj osiromašenja) i prijeđu spoj, a isto se događa i s rupama. Količina energije potrebna za elektrone i rupe za prelazak spoja jednaka je barijernom potencijalu 0,3 V za Ge i 0,7 V za Si, 1,2 V za GaAs. To je također poznato kao pad napona. Do pada napona na diodi dolazi zbog unutarnjeg otpora. To se može uočiti na donjem grafikonu.

Prednja pristranost V-I Karakteristike

Karakteristike prednje pristranosti V-I

Obrnuta pristranost

U prednjem stanju pristranosti, negativni priključak baterije povezan je s materijalom tipa N, a pozitivni priključak baterije povezan je s materijalom tipa P. Ta je veza također poznata kao davanje pozitivnog napona. Stoga je električno polje i zbog napona i zbog sloja osiromašenja u istom smjeru. To električno polje čini jačim nego prije. Zbog ovog snažnog električnog polja, elektroni i rupe žele više energije da bi prošli kroz spoj, tako da ne mogu difundirati u suprotno područje. Dakle, nema strujanja struje zbog nedostatka kretanja elektrona i rupa.

Sloj iscrpljenja u reverznom preduvjetlju

Sloj iscrpljenja u reverznom preduvjetlju

Elektroni iz poluvodiča tipa N privlače se prema pozitivnom priključku, a rupe od poluvodiča tipa P privlače se prema negativnom priključku. To dovodi do smanjenja broja elektrona u N-tipu i rupa u P-tipu. Uz to se stvaraju pozitivni ioni u regiji N-tipa, a negativni ioni u regiji P-tipa.

Kružni dijagram za obrnutu pristranost

Kružni dijagram za obrnutu pristranost

Stoga je širina sloja osiromašenja povećana zbog sve većeg broja pozitivnih i negativnih iona.

V-I karakteristike

Zbog toplinske energije u kristalima se stvaraju manjinski nosači. Manjinski nosači znače rupu u materijalu tipa N, a elektroni u materijalu tipa P. Ti su manjinski nosači elektroni i rupe potisnute prema P-N spoju negativnim i pozitivnim priključkom. Zbog kretanja manjinskih nosača teče vrlo malo struje, koja je u opsegu nano Ampera (za silicij). Ova se struja naziva povratnom strujom zasićenja. Zasićenje znači, nakon postizanja maksimalne vrijednosti, postiže se stabilno stanje u kojem trenutna vrijednost ostaje ista s porastom napona.

Veličina reverzne struje je reda nanoampera za silicijske uređaje. Kada se obrnuti napon poveća preko granice, tada se obrnuta struja drastično povećava. Ovaj određeni napon koji uzrokuje drastičnu promjenu reverzne struje naziva se obrnuti napon proboja. Propad diode događa se pomoću dva mehanizma: probijanjem lavine i probijanjem Zenera.

I = IS [exp (qV / kT) -1]
K - Boltzmannova konstanta
T - temperatura spoja (K)
(kT / q) Sobna temperatura = 0,026V

Obično je IS vrlo mala struja otprilike u 10-17 ...... 10-13A

Stoga se može zapisati kao

I = IS [exp (V / 0,026) -1]

V-I grafikon karakteristika za obrnutu pristranost

V-I grafikon karakteristika za obrnutu pristranost

Primjena PN spojne diode

Dioda za spajanje P-N ima mnogo primjena.

  • Dioda za spajanje P-N u konfiguraciji s obrnutom pristranošću osjetljiva je na svjetlost u rasponu između 400nm i 1000nm, što uključuje VIDLJIVO svjetlo. Stoga se može koristiti kao fotodioda.
  • Može se koristiti i kao solarna ćelija.
  • U svima se koristi uvjet pristranosti naprijed na P-N spoju Primjene LED osvjetljenja .
  • Za stvaranje se koristi napon na pristranom P-N spoju Senzori temperature , i referentni naponi.
  • Koristi se u mnogim sklopovima ispravljači , varaktori za oscilatori kontrolirani naponom .

V-I karakteristike diode P-N spoja

V-I karakteristike diode P-N spoja

V-I karakteristike diode P-N spoja

Grafikon će se mijenjati za različite poluvodički materijali koristi se u konstrukciji diode za spajanje P-N. Dijagram dolje prikazuje promjene.

Usporedba sa silicijevim, germanijevim i galijevim arsinidom

Usporedba sa silicijevim, germanijskim i galijevim arsenidom

Ovo je sve o Teorija diode P-N spoja , princip rada i njegove primjene. Vjerujemo da su vam podaci dati u ovom članku korisni za bolje razumijevanje ovog koncepta. Nadalje, za bilo kakva pitanja u vezi s ovim člankom ili bilo kakvu pomoć u provedbi električni i elektronički projekti, možete nam se obratiti komentirajući u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas - Koja je glavna primjena P-N spojne diode?

Foto bodovi: