Į P-N jungties diodas susidaro, vieną silicio gabalėlio pusę užlopinant P tipo priedu (Boranu), o kitą pusę - su N tipo priedu (fosforu). Vietoj silicio galima naudoti ge. P-N jungties diodas yra dviejų terminalų įtaisas. Tai yra pagrindinė P-N sankryžos diodo konstrukcija. Tai yra vienas iš paprasčiausių puslaidininkių įtaisų, nes jis leidžia srovei tekėti tik viena kryptimi. Diodas neveikia tiesiškai, atsižvelgiant į taikomą įtampą, ir jis turi eksponentinį V-I ryšį.

Kas yra P-N jungties diodas?

P-N jungties diodas yra silicio gabalas, turintis du gnybtus. Vienas iš gnybtų yra užpiltas P tipo, o kitas - N tipo medžiagomis. P-N jungtis yra pagrindinis puslaidininkinių diodų elementas. Puslaidininkinis diodas palengvina elektronų srautą tik viena kryptimi - tai yra pagrindinė puslaidininkio diodo funkcija. Jis taip pat gali būti naudojamas kaip lygintuvas.

P-N sankryža

PN jungties diodo teorija

Yra du veikimo regionai: P tipo ir N tipo. Atsižvelgiant į taikomą įtampą, yra trys galimos P-N jungties diodo „šališkumo“ sąlygos:

Nulis šališkumas - PN jungties diodui nėra naudojama išorinė įtampa.
Pirmyn šališkumas - Įtampos potencialas teigiamai sujungtas su P tipo gnybtu ir neigiamai su N tipo diodo gnybtu.
Atvirkštinis šališkumas - Įtampos potencialas neigiamai sujungtas su P tipo gnybtu ir teigiamai su N tipo diodo gnybtu.

Nulis šališkas

Tokiu atveju P-N jungties diodui nėra taikoma išorinė įtampa, todėl elektronai difunduoja į P pusę ir tuo pačiu metu skylės difuzijos link N pusės link jungties, tada sujungiamos viena su kita. Dėl šios priežasties šie krūvininkai sukuria elektrinį lauką. Elektrinis laukas prieštarauja tolesnei įkrautų nešėjų sklaidai, kad vidurio srityje nebūtų judėjimo. Šis regionas yra žinomas kaip išeikvojimo plotis arba vietos užtaisas.

Neobjektyvi būklė

Pirmyn šališkumas

Esant priekiniam poslinkiui, neigiamas akumuliatoriaus gnybtas yra prijungtas prie N tipo medžiagos ir teigiamas gnybtas baterija yra prijungtas prie P tipo medžiagos. Šis ryšys taip pat vadinamas teigiamą įtampą suteikiančiu. Elektronai iš N srities kerta sankryžą ir patenka į P sritį. Dėl patrauklios jėgos, kuri susidaro P srityje, elektronai traukiasi ir juda link teigiamo terminalo. Tuo pačiu metu skylės pritraukiamos prie neigiamo akumuliatoriaus gnybto. Elektronų ir skylių judėjimu teka srovė. Esant tokiai būklei, sumažėjus teigiamų ir neigiamų jonų skaičiui, išsekimo srities plotis mažėja.

Priekinio šališkumo būklė

V-I charakteristikos

Pateikdami teigiamą įtampą, elektronai gauna pakankamai energijos, kad įveiktų potencialų barjerą (išeikvojimo sluoksnį) ir pereitų sankryžą, ir tas pats vyksta ir su skylėmis. Elektronų ir skylių, reikalingų sankryžai kirsti, energijos kiekis yra lygus barjeriniam potencialui 0,3 V Ge ir 0,7 V Si, 1,2 V GaAs. Tai taip pat žinoma kaip įtampos kritimas. Įtampos kritimas diode atsiranda dėl vidinės varžos. Tai galima pastebėti žemiau pateiktame grafike.

Į priekį nukreiptos V-I charakteristikos

Atvirkštinis šališkumas

Esant priekinio poslinkio būsenai, neigiamas akumuliatoriaus gnybtas yra prijungtas prie N tipo medžiagos, o teigiamas akumuliatoriaus gnybtas - prie P tipo medžiagos. Šis ryšys taip pat žinomas kaip teigiamos įtampos suteikimas. Vadinasi, tiek įtampos, tiek išsekimo sluoksnio elektrinis laukas yra ta pačia kryptimi. Tai daro elektrinį lauką stipresnį nei anksčiau. Dėl šio stipraus elektrinio lauko elektronai ir skylės nori daugiau energijos pereiti sankryžą, kad jie negalėtų pasklisti priešingame regione. Vadinasi, nėra srovės srauto, nes trūksta elektronų ir skylių.

Išeikvojimo sluoksnis atvirkštinio šališkumo sąlygomis

N tipo puslaidininkio elektronai pritraukiami link teigiamo gnybto, o skylės iš P tipo puslaidininkio - prie neigiamo gnybto. Dėl to sumažėja elektronų skaičius N tipo ir skylių P tipo. Be to, teigiami jonai sukuriami N tipo regione, o neigiami - P tipo regione.

Grandinės schema, skirta atvirkštiniam šališkumui

Todėl mažėjančio sluoksnio plotis padidėja dėl didėjančio teigiamų ir neigiamų jonų skaičiaus.

V-I charakteristikos

Dėl šiluminės energijos kristaluose gaminamos mažumos nešėjos. Mažumos nešikliai reiškia skylę N tipo medžiagoje ir elektronus P tipo medžiagoje. Šie mažumų nešikliai yra elektronai ir skylės, kurias atitinkamai neigiamasis ir teigiamasis terminalai stumia link P-N sankryžos. Dėl mažumų nešėjų judėjimo teka labai mažai srovės, kuri yra nano amperų diapazone (siliciui). Ši srovė vadinama atvirkštine sodrumo srove. Sodrumas reiškia, kad pasiekus didžiausią vertę, pasiekiama pastovi būsena, kai didėjant įtampai dabartinė vertė išlieka ta pati.

Silicio įtaisų atvirkštinės srovės dydis yra nano amperų eilės. Kai atvirkštinė įtampa padidėja už ribos, tada atvirkštinė srovė smarkiai padidėja. Ši konkreti įtampa, sukelianti drastišką atvirkštinės srovės pokytį, vadinama atvirkštinio gedimo įtampa. Diodų skirstymas vyksta dviem mechanizmais: lavinų ir Zenerio.

I = IS [exp (qV / kT) -1]
K - Boltzmanno konstanta
T - sankryžos temperatūra (K)
(kT / q) Kambario temperatūra = 0,026 V

Paprastai IS yra labai maža srovė maždaug 10-17 ... 10-13A

Todėl jį galima parašyti taip

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

V-I charakteristikų grafikas, skirtas atvirkštiniam poslinkiui

PN jungties diodo taikymai

P-N jungties diodas turi daugybę programų.

P-N jungties diodas atvirkštinio įstrižainės konfigūracijoje yra jautrus šviesai nuo 400 nm iki 1000 nm, įskaitant VISIBLE šviesą. Todėl jis gali būti naudojamas kaip fotodiodas.
Jis taip pat gali būti naudojamas kaip saulės elementas.
P-N sankryžos priekinio poslinkio sąlyga naudojama visais atvejais LED apšvietimo programos .
Kuriant naudojama įtampa per šalutinę P-N sankryžą Temperatūros jutikliai ir etaloninės įtampos.
Jis naudojamas daugelyje grandinių “ lygintuvai , varaktoriai įtampos valdomi osciliatoriai .

V-I jungties diodo charakteristikos

Grafikas bus pakeistas skirtingiems puslaidininkinės medžiagos naudojamas statant P-N sankryžos diodą. Žemiau pateiktoje diagramoje pavaizduoti pokyčiai.

Palyginimas su siliciu, germaniu ir galio arsinidu

Palyginimas su siliciu, germaniu ir galio arsenidu

“kuris elektros prietaisas naudojamas kintamosios srovės įtampai konvertuoti ”

Tai viskas apie P-N Junction diodo teorija , darbo principas ir jo taikymas. Manome, kad šiame straipsnyje pateikta informacija yra naudinga jums geriau suprasti šią sąvoką. Be to, dėl bet kokių su šiuo straipsniu susijusių klausimų ar pagalbos įgyvendinant elektros ir elektronikos projektai, galite kreiptis į mus komentuodami žemiau esančiame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas - kokia yra pagrindinė P-N sankryžos diodo paskirtis?

Nuotraukų kreditai: