TO P-N-liitosdiodi muodostuu seostamalla piikappaleen toinen puoli P-tyyppisellä lisäaineella (Boran) ja toisella puolella N-tyyppisellä lisäaineella (fosfori) .Ge voidaan käyttää piin sijasta. P-N-liitosdiodi on kaksinapainen laite. Tämä on P-N-liitosdiodin perusrakenne. Se on yksi yksinkertaisimmista puolijohdelaitteista, koska se sallii virran kulkemisen vain yhteen suuntaan. Diodi ei toimi lineaarisesti sovellettuun jännitteeseen nähden, ja sillä on eksponentiaalinen V-I-suhde.

Mikä on P-N-liitosdiodi?

P-N-liitosdiodi on piikappale, jolla on kaksi liitintä. Yksi liittimistä on seostettu P-tyyppisellä materiaalilla ja toinen N-tyyppisellä materiaalilla. P-N-liitos on puolijohdediodien peruselementti. Puolijohdediodi helpottaa elektronien virtausta täysin yhteen suuntaan - mikä on puolijohdediodin päätehtävä. Sitä voidaan käyttää myös tasasuuntaajana.

P-N risteys

PN-liitosdioditeoria

Toiminta-alueita on kaksi: P-tyyppi ja N-tyyppi. Käytetyn jännitteen perusteella P-N-liitosdiodille on kolme mahdollista 'esijännitys' -ehtoa, jotka ovat seuraavat:

Zero Bias - Ulkoista jännitettä ei käytetä PN-liitosdiodiin.
Eteenpäin Bias - Jännitepotentiaali on kytketty positiivisesti P-tyypin liittimeen ja negatiivisesti diodin N-tyypin liittimeen.
Käänteinen ennakko - Jännitepotentiaali on kytketty negatiivisesti P-tyypin liittimeen ja positiivisesti diodin N-tyypin liittimeen.

Nollapuolinen tila

Tässä tapauksessa ulkoista jännitettä ei käytetä P-N-liitosdiodiin, ja siksi elektronit diffundoituvat P-puolelle ja samanaikaisesti reiät diffundoituvat kohti N-puolta liitoksen läpi ja yhdistyvät sitten toisiinsa. Tämän vuoksi nämä varauksen kantajat tuottavat sähkökentän. Sähkökenttä vastustaa varattujen kantajien levittämistä niin, että keskialueella ei ole liikettä. Tätä aluetta kutsutaan tyhjentämisleveydeksi tai avaruusvaraukseksi.

Puolueeton tila

Eteenpäin Bias

Eteenpäin suuntautuvassa tilassa akun negatiivinen napa on kytketty N-tyyppiseen materiaaliin ja positiivinen napa akku on kytketty P-tyypin materiaaliin. Tätä yhteyttä kutsutaan myös antavan positiivista jännitettä. N-alueen elektronit ylittävät risteyksen ja saapuvat P-alueelle. P-alueella syntyvän houkuttelevan voiman ansiosta elektronit vetävät puoleensa ja liikkuvat kohti positiivista terminaalia. Samanaikaisesti reiät houkuttelevat akun miinusnapaan. Elektronien ja reikien liikkeellä virta virtaa. Tässä tilassa ehtymäalueen leveys pienenee positiivisten ja negatiivisten ionien määrän vähenemisen vuoksi.

Eteenpäin ennakkoluulo

V-I-ominaisuudet

Syöttämällä positiivista jännitettä elektronit saavat riittävästi energiaa potentiaalisen esteen (tyhjennyskerros) voittamiseksi ja risteyksen ylittämiseksi, ja sama tapahtuu myös reikien kanssa. Elektronien ja reikien tarvitsema energiamäärä risteyksen ylittämiseksi on yhtä suuri kuin estepotentiaali 0,3 V Ge: llä ja 0,7 V Si: llä, 1,2 V GaAs: lla. Tätä kutsutaan myös jännitteen pudotukseksi. Jännitteen pudotus diodin yli tapahtuu sisäisen vastuksen takia. Tämä voidaan havaita alla olevasta kaaviosta.

Eteenpäin suuntautuvat V-I-ominaisuudet

Käänteinen ennakko

Eteenpäin suuntautuvassa tilassa akun miinusnapa on kytketty N-tyyppiseen materiaaliin ja pariston positiivinen napa P-tyyppiseen materiaaliin. Tämä yhteys tunnetaan myös antavan positiivista jännitettä. Siksi sekä jännitteen että tyhjennyskerroksen aiheuttama sähkökenttä on samassa suunnassa. Tämä tekee sähkökentästä vahvemman kuin ennen. Tämän voimakkaan sähkökentän vuoksi elektronit ja reiät haluavat enemmän energiaa risteyksen ylittämiseksi, jotta ne eivät voi diffundoitua vastakkaiseen alueeseen. Siksi virtaa ei ole elektronien ja reikien liikkumisen puutteen vuoksi.

Tyhjennyskerros käänteisessä esijännitetilassa

N-tyypin puolijohteen elektronit vetävät puoleen positiivista napaa ja P-tyypin puolijohteen reiät vetävät negatiiviseen napaan. Tämä johtaa elektronien määrän vähenemiseen N-tyypissä ja reikien P-tyypissä. Lisäksi positiivisia ioneja syntyy N-tyypin alueelle ja negatiivisia ioneja P-tyypin alueelle.

Kytkentäkaavio käänteiselle esijännitykselle

Siksi tyhjennyskerroksen leveys kasvaa positiivisten ja negatiivisten ionien kasvavan määrän vuoksi.

V-I-ominaisuudet

Kideenergiasta johtuen syntyy vähemmistökantajia. Vähemmistön kantajat tarkoittavat reikää N-tyyppisessä materiaalissa ja elektroneja P-tyyppisessä materiaalissa. Nämä vähemmistökantajat ovat elektronit ja reiät, joita negatiivinen terminaali ja positiivinen terminaali työntävät kohti P-N-liitosta. Vähemmistökantajien liikkeen vuoksi virtaa hyvin vähän virtaa, joka on nanoampeerialueella (piille). Tätä virtaa kutsutaan käänteiseksi kyllästysvirraksi. Saturation tarkoittaa, että saavutettuaan maksimiarvonsa saavutetaan vakaa tila, jossa nykyinen arvo pysyy samana jännitteen kasvaessa.

Käänteisen virran suuruus on nanoamperien luokkaa piilaitteille. Kun käänteinen jännite nousee rajan yli, vastavirta kasvaa voimakkaasti. Tätä erityistä jännitettä, joka aiheuttaa käänteisen virran dramaattisen muutoksen, kutsutaan käänteiseksi hajoamisjännitteeksi. Diodien hajoaminen tapahtuu kahdella mekanismilla: lumivyöryjen hajoaminen ja Zenerin hajoaminen.

I = IS [exp (qV / kT) -1]
K - Boltzmannin vakio
T - Risteyslämpötila (K)
(kT / q) Huoneen lämpötila = 0,026 V

Yleensä IS on hyvin pieni virta noin 10-17 ... 10-13A

Siksi se voidaan kirjoittaa muodossa

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

V-I-ominaiskäyrä käänteiselle esijännitykselle

PN-liitosdiodin sovellukset

P-N-liitosdiodilla on monia sovelluksia.

P-N-liitosdiodi käänteisessä esijännitetyssä konfiguraatiossa on herkkä valolle, joka on alueella 400 - 1000 nm, joka sisältää NÄKYVÄN valon. Siksi sitä voidaan käyttää valodiodina.
Sitä voidaan käyttää myös aurinkokennona.
Kaikissa käytetään P-N-liitoksen eteenpäin suuntautuvaa esijännitystä LED-valaistussovellukset .
Luomiseen käytetään jännitettä P-N-risteyksessä, joka on esijännitetty Lämpötila-anturit ja vertailujännitteet.
Sitä käytetään monissa piireissä ” tasasuuntaajat , varaktorit jänniteohjatut oskillaattorit .

P-N-liitosdiodin V-I-ominaisuudet

Kaaviota muutetaan eri puolijohdemateriaalit käytetään P-N-liitosdiodin rakentamiseen. Alla oleva kaavio kuvaa muutokset.

Vertailu piiin, germaniumiin ja galliumarsinidiin

Vertailu piiin, germaniumiin ja galliumarsenidiin

“digitaalinen analogia -muunnin ic ”

Tässä on kyse P-N Junction -diodin teoria , toimintaperiaate ja sen sovellukset. Uskomme, että tässä artikkelissa annetut tiedot auttavat sinua ymmärtämään paremmin tätä käsitettä. Lisäksi kaikkiin tätä artikkelia koskeviin kyselyihin tai apua toteutuksessa sähkö- ja elektroniikkaprojektit, voit ottaa meihin yhteyttä kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa. Tässä on kysymys sinulle - Mikä on P-N-liitosdiodin pääasiallinen sovellus?

Valokuvahyvitykset: