TO P-N savienojuma diode veidojas, silīcija gabala vienā pusē dopējot ar P veida piedevu (Borānu), bet otru pusi ar N veida piedevu (fosforu). Silīcija vietā var izmantot Ge. P-N savienojuma diode ir divu termināļu ierīce. Šī ir P-N savienojuma diode pamatkonstrukcija. Tā ir viena no vienkāršākajām pusvadītāju ierīcēm, jo tā ļauj strāvai plūst tikai vienā virzienā. Diods neuzvedas lineāri attiecībā pret pielietoto spriegumu, un tam ir eksponenciālā V-I attiecība.

Kas ir P-N savienojuma diode?

P-N savienojuma diode ir silīcija gabals, kuram ir divi spailes. Viens no spailēm ir leģēts ar P veida materiālu, bet otrs ar N veida materiālu. P-N savienojums ir pusvadītāju diodu pamatelements. Pusvadītāju diode atvieglo elektronu plūsmu pilnībā tikai vienā virzienā - tā ir pusvadītāju diode galvenā funkcija. To var izmantot arī kā Taisngriezi.

P-N krustojums

PN savienojuma diode teorija

Ir divi darbības reģioni: P-veida un N-veida. Pamatojoties uz pielietoto spriegumu, P-N savienojuma diodei ir trīs iespējamie “novirzes” nosacījumi, kas ir šādi:

Nulles aizspriedumi - PN savienojuma diodei netiek piemērots ārējs spriegums.
Uz priekšu Bias - Sprieguma potenciāls ir pozitīvi savienots ar P veida spaili un negatīvi ar D veida N spaili.
Reversa aizspriedumi - Sprieguma potenciāls ir negatīvi savienots ar P veida spaili un pozitīvi ar diodes N veida spaili.

Nulles neobjektīvs stāvoklis

Šajā gadījumā P-N savienojuma diodei netiek piemērots ārējs spriegums, un tāpēc elektroni izkliedējas uz P pusi un vienlaikus caurumi caur krustojumu izkliedējas virzienā uz N pusi, un pēc tam savienojas viens ar otru. Tādēļ šie lādiņu nesēji rada elektrisko lauku. Elektriskais lauks iebilst pret tālāku uzlādētu nesēju difūziju, lai vidējā reģionā nebūtu kustības. Šis reģions ir pazīstams kā izsīkuma platums vai kosmosa lādiņš.

Neobjektīvs stāvoklis

Uz priekšu Bias

Priekšējā slīpuma stāvoklī akumulatora negatīvā spaile ir savienota ar N veida materiālu un pozitīvā spaile akumulatoru ir savienots ar P-veida materiālu. Šo savienojumu sauc arī par pozitīva sprieguma radīšanu. Elektroni no N reģiona šķērso krustojumu un nonāk P reģionā. Pateicoties pievilcīgajam spēkam, kas rodas P reģionā, elektroni tiek piesaistīti un virzās uz pozitīvo spaili. Vienlaicīgi caurumi tiek piesaistīti akumulatora negatīvajai spailei. Ar elektronu un caurumu kustību plūst strāva. Šajā stāvoklī noplicināšanas reģiona platums samazinās pozitīvo un negatīvo jonu skaita samazināšanās dēļ.

Uz priekšu aizspriedumu stāvoklis

V-I raksturojums

Piegādājot pozitīvu spriegumu, elektroni saņem pietiekami daudz enerģijas, lai pārvarētu potenciālo barjeru (noplicināšanas slāni) un šķērsotu krustojumu, un tas pats notiek arī ar caurumiem. Enerģijas daudzums, kas elektroniem un caurumiem nepieciešams krustojuma šķērsošanai, ir vienāds ar barjeras potenciālu 0,3 V Ge un 0,7 V Si, 1,2 V GaAs. To sauc arī par sprieguma kritumu. Sprieguma kritums diodē notiek iekšējās pretestības dēļ. To var novērot zemāk redzamajā diagrammā.

Uz priekšu novirzes V-I raksturojums

Reversa aizspriedumi

Priekšējā novirzes stāvoklī akumulatora negatīvā spaile ir savienota ar N veida materiālu un pozitīvā akumulatora spaile ir pievienota P veida materiālam. Šis savienojums ir pazīstams arī kā pozitīva sprieguma nodrošināšana. Tādējādi elektriskais lauks gan sprieguma, gan noplicināšanas slāņa dēļ ir vienā virzienā. Tas padara elektrisko lauku spēcīgāku nekā iepriekš. Šī spēcīgā elektriskā lauka dēļ elektroni un caurumi vēlas vairāk enerģijas šķērsot krustojumu, lai tie nevarētu izkliedēties pretējā reģionā. Tādējādi nav strāvas plūsmas, jo trūkst elektronu un caurumu kustības.

Noplicināšanas slānis apgrieztā neobjektivitātes stāvoklī

Elektroni no N tipa pusvadītāja tiek piesaistīti pozitīvās spailes virzienā, un caurumi no P tipa pusvadītāja tiek piesaistīti negatīvajam spailei. Tas noved pie elektronu skaita samazināšanās N tipa un urbumu P tipa. Turklāt pozitīvie joni tiek veidoti N veida reģionā un negatīvie joni tiek veidoti P tipa reģionā.

Apgrieztās neobjektivitātes shēma

Tāpēc noplicināšanas slāņa platums tiek palielināts, jo pieaug pozitīvo un negatīvo jonu skaits.

V-I raksturojums

Sakarā ar siltumenerģiju kristāla mazākuma nesējos tiek ražoti. Mazākuma nesēji nozīmē caurumu N veida materiālā un elektronus P veida materiālā. Šie mazākuma nesēji ir elektroni un caurumi, kas virzīti uz P-N krustojumu attiecīgi ar negatīvo un pozitīvo spaili. Sakarā ar minoritāšu nesēju pārvietošanos plūst ļoti maz strāvas, kas ir nano ampēru diapazonā (silīcijam). Šo strāvu sauc par apgrieztās piesātinājuma strāvu. Piesātinājums nozīmē, ka pēc maksimālās vērtības sasniegšanas tiek sasniegts vienmērīgs stāvoklis, kurā strāvas vērtība paliek nemainīga, pieaugot spriegumam.

Apgrieztās strāvas lielums ir silīcija ierīcēm atbilstošs nanoamperu lielums. Kad reversais spriegums tiek palielināts ārpus robežas, tad pretējā strāva krasi palielinās. Šo konkrēto spriegumu, kas izraisa krasas pretējās strāvas izmaiņas, sauc par apgrieztā sadalījuma spriegumu. Diodu sadalījums notiek ar diviem mehānismiem: lavīnu sadalījumu un Zenera sadalījumu.

I = IS [exp (qV / kT) -1]
K - Boltzmana konstante
T - krustojuma temperatūra (K)
(kT / q) Telpas temperatūra = 0,026V

Parasti IS ir ļoti maza strāva aptuveni 10-17 ... 10-13A

Tāpēc to var rakstīt kā

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

V-I raksturlielumu grafiks apgrieztās aizspriedumiem

PN krustojuma diodes pielietojums

P-N savienojuma diodei ir daudz lietojumu.

P-N krustojuma diode apgrieztā slīpuma konfigurācijā ir jutīga pret gaismu diapazonā no 400 nm līdz 1000 nm, ieskaitot VISIBLE gaismu. Tāpēc to var izmantot kā fotodiodu.
To var izmantot arī kā saules bateriju.
P-N krustojuma uz priekšu novirzes nosacījums tiek izmantots visos LED apgaismojuma pielietojumi .
Lai izveidotu, tiek izmantots spriegums pāri P-N krustojumam Temperatūras sensori un atsauces spriegumi.
To lieto daudzās shēmās ” taisngrieži , varaktori priekš ar spriegumu vadāmi oscilatori .

V-I savienojuma diodes raksturojums

Grafiks tiks mainīts dažādiem pusvadītāju materiāli ko izmanto P-N krustojuma diodes konstrukcijā. Zemāk redzamajā diagrammā ir attēlotas izmaiņas.

Salīdzinājums ar silīciju, germāniju un gallija arsinīdu

Salīdzinājums ar silīciju, germāniju un gallija arsenīdu

“Augstas caurlaides rc filtra pārsūtīšanas funkcija ”

Tas viss ir par P-N savienojuma diode teorija , darbības princips un tā pielietojums. Mēs uzskatām, ka šajā rakstā sniegtā informācija jums ir noderīga, lai labāk izprastu šo jēdzienu. Turklāt par visiem jautājumiem par šo rakstu vai par palīdzību to ieviešanā elektrotehnikas un elektronikas projekti, varat vērsties pie mums, komentējot komentāru sadaļā zemāk. Šeit ir jautājums jums - kāds ir galvenais P-N savienojuma diodes pielietojums?

Foto kredīti: