Memahami mengenai Teori dan Bekerja Diod Persimpangan P-N

Cuba Instrumen Kami Untuk Menghapuskan Masalah





KE Diod Persimpangan P-N dibentuk oleh doping satu sisi sekeping silikon dengan dopan jenis-P (Boran) dan sisi lain dengan dopan jenis-N (fosfor). Boleh digunakan bukan Silikon. Diod persimpangan P-N adalah peranti dua terminal. Ini adalah asas pembinaan diod persimpangan P-N. Ini adalah salah satu peranti semikonduktor termudah kerana ia membolehkan arus mengalir hanya dalam satu arah. Diod tidak berkelakuan secara linear berkaitan dengan voltan yang berlaku, dan ia mempunyai hubungan V-I eksponensial.

Apakah Dioda persimpangan P-N?

Diod persimpangan P-N adalah sekeping silikon yang mempunyai dua terminal. Salah satu terminal dilekatkan dengan bahan jenis P dan yang lain dengan bahan jenis-N. Persimpangan P-N adalah elemen asas untuk diod semikonduktor. Diod Semikonduktor memudahkan aliran elektron dalam satu arah sahaja - yang merupakan fungsi utama diod semikonduktor. Ia juga dapat digunakan sebagai Rectifier.




Persimpangan P-N

Persimpangan P-N

Teori Diod Persimpangan PN

Terdapat dua kawasan operasi: P-type dan N-type. Dan berdasarkan voltan yang berlaku, terdapat tiga kemungkinan keadaan “biasing” untuk P-N Junction Diode, yang berikut:



Sifar Bias - Tiada voltan luaran digunakan pada diod simpang PN.
Bias Maju - Potensi voltan dihubungkan secara positif ke terminal jenis-P dan negatif ke terminal jenis-N Diode.
Bias Balik - Potensi voltan dihubungkan secara negatif ke terminal jenis-P dan positif ke terminal jenis-N Diode.

Keadaan Sifar Bias

Dalam kes ini, tidak ada voltan luaran yang diterapkan pada diod persimpangan P-N dan oleh itu, elektron meresap ke sisi P dan secara bersamaan lubang meresap ke arah sisi N melalui persimpangan, dan kemudian bergabung antara satu sama lain. Oleh kerana itu, medan elektrik dihasilkan oleh pembawa cas ini. Medan elektrik menentang penyebaran pembawa bermuatan lebih jauh sehingga tidak ada pergerakan di kawasan tengah. Kawasan ini dikenali sebagai lebar penipisan atau caj ruang.

Keadaan yang tidak berpatutan

Keadaan yang tidak berpatutan

Bias Maju

Dalam keadaan bias hadapan, terminal negatif bateri disambungkan ke bahan jenis-N dan terminal positif bateri disambungkan ke bahan Jenis-P. Sambungan ini juga disebut sebagai memberi voltan positif. Elektron dari wilayah-N melintasi persimpangan dan memasuki wilayah-P. Oleh kerana daya tarikan yang dihasilkan di kawasan-P, elektron tertarik dan bergerak ke arah terminal positif. Pada masa yang sama lubang tertarik ke terminal negatif bateri. Dengan pergerakan arus elektron dan lubang. Dalam keadaan ini, lebar kawasan penipisan menurun kerana pengurangan bilangan ion positif dan negatif.


Keadaan Bias Ke Hadapan

Keadaan Bias Ke Hadapan

Ciri-ciri V-I

Dengan membekalkan voltan positif, elektron mendapat tenaga yang cukup untuk mengatasi potensi penghalang (lapisan penipisan) dan melintasi persimpangan dan perkara yang sama berlaku dengan lubang juga. Jumlah tenaga yang diperlukan oleh elektron dan lubang untuk melintasi persimpangan adalah sama dengan potensi penghalang 0.3 V untuk Ge dan 0.7 V untuk Si, 1.2V untuk GaAs. Ini juga dikenali sebagai Voltage drop. Kejatuhan voltan merentasi diod berlaku kerana rintangan dalaman. Ini dapat diperhatikan dalam grafik di bawah.

Bias ke hadapan V-I Characheristics

Ciri V-I bias ke hadapan

Bias Balik

Dalam keadaan bias ke hadapan, terminal negatif bateri disambungkan ke bahan jenis-N dan terminal positif bateri disambungkan ke bahan jenis-P. Sambungan ini juga dikenali sebagai memberi voltan positif. Oleh itu, medan elektrik kerana voltan dan lapisan penipisan berada dalam arah yang sama. Ini menjadikan medan elektrik lebih kuat daripada sebelumnya. Oleh kerana medan elektrik yang kuat ini, elektron dan lubang menginginkan lebih banyak tenaga melintasi persimpangan sehingga mereka tidak dapat meresap ke kawasan yang bertentangan. Oleh itu, tidak ada aliran arus kerana kekurangan pergerakan elektron dan lubang.

Lapisan penipisan dalam keadaan Bias Terbalik

Lapisan penipisan dalam keadaan Bias Terbalik

Elektron dari semikonduktor jenis-N tertarik ke arah terminal positif dan lubang dari semikonduktor jenis-P tertarik ke terminal negatif. Ini membawa kepada pengurangan bilangan elektron dalam jenis-N dan lubang pada jenis-P. Di samping itu, ion positif dicipta di kawasan jenis-N dan ion negatif diciptakan di kawasan jenis-P.

Gambarajah litar untuk Bias terbalik

Gambarajah litar untuk Bias terbalik

Oleh itu, lebar lapisan penipisan meningkat kerana peningkatan bilangan ion positif dan negatif.

Ciri-ciri V-I

Oleh kerana tenaga haba dalam kristal minoriti dihasilkan. Pembawa minoriti bermaksud lubang pada bahan jenis-N dan elektron pada bahan jenis-P. Pembawa minoriti ini adalah elektron dan lubang yang didorong ke arah persimpangan P-N oleh terminal negatif dan terminal positif, masing-masing. Oleh kerana pergerakan pembawa minoriti, arus yang sangat sedikit mengalir, yang berada dalam julat nano Ampere (untuk silikon). Arus ini dipanggil sebagai arus tepu terbalik. Ketepuan bermaksud, setelah mencapai nilai maksimumnya, keadaan stabil dicapai di mana nilai arus tetap sama dengan peningkatan voltan.

Besarnya arus terbalik adalah mengikut urutan nano-ampere untuk peranti silikon. Apabila voltan terbalik dinaikkan melebihi had, maka arus terbalik meningkat secara drastik. Voltan tertentu yang menyebabkan perubahan drastik arus terbalik dipanggil voltan kerosakan terbalik. Pecahan diod berlaku oleh dua mekanisme: Pecahan longsor dan pemecahan Zener.

I = IS [exp (qV / kT) -1]
Pemalar K - Boltzmann
T - Suhu persimpangan (K)
(kT / q) Suhu bilik = 0.026V

Biasanya IS adalah arus yang sangat kecil kira-kira pada 10-17 ...... 10-13A

Oleh itu, ia boleh ditulis sebagai

I = IS [exp (V / 0.026) -1]

Graf Karakteristik V-I untuk Bias Terbalik

Graf Karakteristik V-I untuk Bias Terbalik

Aplikasi Diod persimpangan PN

Diod persimpangan P-N mempunyai banyak aplikasi.

  • Diod persimpangan P-N dalam konfigurasi bias terbalik sensitif terhadap cahaya dari jarak antara 400nm hingga 1000nm, yang merangkumi cahaya yang dapat dilihat. Oleh itu, ia boleh digunakan sebagai photodiode.
  • Ia juga dapat digunakan sebagai sel suria.
  • Keadaan bias hadapan persimpangan P-N digunakan dalam semua Aplikasi lampu LED .
  • Voltan melintasi persimpangan P-N digunakan untuk membuat Sensor Suhu , dan voltan Rujukan.
  • Ia digunakan dalam banyak litar ' penerus , watak untuk pengayun terkawal voltan .

V-I Ciri-ciri D-simpang P-N

V-I Ciri-ciri D-simpang P-N

V-I Ciri-ciri D-simpang P-N

Grafik akan diubah untuk berbeza bahan semikonduktor digunakan dalam pembinaan diod persimpangan P-N. Gambar rajah di bawah menunjukkan perubahan.

Perbandingan dengan Silicon, Germanium, dan Gallium Arsinide

Perbandingan dengan Silicon, Germanium, dan Gallium Arsenide

Ini semua berkaitan dengan Teori diod P-N Junction , prinsip kerja dan aplikasinya. Kami percaya bahawa maklumat yang diberikan dalam artikel ini sangat membantu anda untuk memahami konsep ini dengan lebih baik. Selanjutnya, untuk sebarang pertanyaan mengenai artikel ini atau bantuan dalam melaksanakannya projek elektrik dan elektronik, anda boleh menghampiri kami dengan memberi komen di bahagian komen di bawah. Inilah soalan untuk anda - Apakah aplikasi utama diod persimpangan P-N?

Kredit Foto: