ל דיודת צומת P-N נוצר על ידי סימום צד אחד של פיסת סיליקון עם חומר מסמים מסוג P (בוראן) והצד השני עם חומר מסומם מסוג N (זרחן). ניתן להשתמש ב- G במקום בסיליקון. דיודת צומת ה- P-N היא מכשיר דו-מסופי. זוהי הבנייה הבסיסית של דיודת צומת ה- P-N. זהו אחד המכשירים המוליכים למחצה הפשוטים ביותר מכיוון שהוא מאפשר לזרם לזרום בכיוון אחד בלבד. הדיודה אינה מתנהגת באופן ליניארי ביחס למתח המיושם, ויש לה יחס V-I אקספוננציאלי.
מהי דיודת צומת P-N?
דיודת צומת PN היא פיסת סיליקון שיש לה שני מסופים. אחד המסופים מסומם עם חומר מסוג P והשני עם חומר מסוג N. צומת ה- P-N הוא היסוד הבסיסי לדיודות מוליכים למחצה. דיודת מוליכים למחצה מאפשרת את זרימת האלקטרונים בכיוון אחד בלבד - וזה התפקיד העיקרי של דיודת מוליכים למחצה. זה יכול לשמש גם כמיישר.
צומת פנין
תיאוריית דיודות צומת PN
ישנם שני אזורי הפעלה: סוג P ו- N. ובהתבסס על המתח המופעל, ישנם שלושה תנאים 'מטיפים' אפשריים לדיודת צומת ה- PN, שהם כדלקמן:
אפס הטיה - לא מוחל מתח חיצוני על דיודת צומת PN.
הטיה קדימה - פוטנציאל המתח מחובר באופן חיובי למסוף מסוג P ושלילי למסוף ה- N של הדיודה.
הטיה הפוכה - פוטנציאל המתח מחובר בצורה שלילית למסוף מסוג P ובחיוב למסוף ה- N של הדיודה.
מצב מוטה אפס
במקרה זה, לא מוחל מתח חיצוני על דיודת צומת ה- P-N ולכן האלקטרונים מתפזרים לצד ה- P ובו זמנית חורים מפוזרים לכיוון הצד ה- N דרך הצומת ואז משלבים זה את זה. בשל כך נוצר שדה חשמלי על ידי מובילי המטען הללו. השדה החשמלי מתנגד לפיזור נוסף של נשאים טעונים כך שאין תנועה באזור האמצעי. אזור זה מכונה רוחב דלדול או תשלום שטח.
מצב לא מוטה
הטיה קדימה
במצב הטיה קדימה, המסוף השלילי של הסוללה מחובר לחומר מסוג N והמסוף החיובי של הבטריה מחובר לחומר מסוג P. חיבור זה נקרא גם כמתן מתח חיובי. אלקטרונים מאזור N חוצים את הצומת ונכנסים לאזור P. בשל הכוח האטרקטיבי שנוצר באזור P האלקטרונים נמשכים ועוברים לעבר המסוף החיובי. במקביל החורים נמשכים למסוף השלילי של הסוללה. על ידי תנועת אלקטרונים וחורים זרם זרם. במצב זה רוחב אזור הדלדול יורד עקב הפחתה במספר היונים החיוביים והשליליים.
מצב הטיה קדימה
מאפייני V-I
על ידי אספקת מתח חיובי, האלקטרונים מקבלים מספיק אנרגיה כדי להתגבר על המחסום הפוטנציאלי (שכבת הדלדול) ולעבור את הצומת ואותו הדבר קורה גם עם החורים. כמות האנרגיה הנדרשת על ידי האלקטרונים והחורים למעבר הצומת שווה לפוטנציאל המחסום 0.3 וולט עבור Ge ו- 0.7 וולט עבור Si, 1.2 וולט עבור GaAs. זה ידוע גם בשם ירידת מתח. ירידת המתח על פני הדיודה מתרחשת עקב התנגדות פנימית. ניתן לראות זאת בגרף שלהלן.
הטיה קדימה של מאפייני V-I
הטיה הפוכה
במצב הטיה קדימה, המסוף השלילי של הסוללה מחובר לחומר מסוג N והמסוף החיובי של הסוללה מחובר לחומר מסוג P. חיבור זה ידוע גם כמתן מתח חיובי. לפיכך, השדה החשמלי הנובע משני שכבות המתח והדלדול נמצא באותו כיוון. זה הופך את השדה החשמלי לחזק יותר מבעבר. בשל השדה החשמלי החזק הזה, אלקטרונים וחורים רוצים יותר אנרגיה לחצות את הצומת כדי שלא יוכלו להתפזר לאזור הנגדי. לפיכך, אין זרם זרם בגלל חוסר תנועה של אלקטרונים וחורים.
שכבת דלדול במצב מוטה הפוכה
האלקטרונים ממוליכים למחצה מסוג N נמשכים לכיוון הטרמינל החיובי והחורים ממוליכים למחצה מסוג P נמשכים לטרמינל השלילי. זה מוביל לצמצום מספר האלקטרונים מסוג N וחורים בסוג P. בנוסף נוצרים יונים חיוביים באזור מסוג N ויונים שליליים נוצרים באזור מסוג P.
תרשים מעגל להטיה הפוכה
לכן, רוחב שכבת הדלדול גדל בגלל המספר ההולך וגדל של יונים חיוביים ושליליים.
מאפייני V-I
בשל אנרגיה תרמית בייצור נושאי מיעוט קריסטל. נושאי מיעוט פירושם חור בחומר מסוג N ואלקטרונים בחומר מסוג P. נושאי מיעוט אלה הם האלקטרונים והחורים שנדחפים לעבר צומת ה- PN על ידי המסוף השלילי והטרמינל החיובי, בהתאמה. עקב תנועתם של נושאי מיעוט, זורם מעט מאוד זרם, שנמצא בטווח של ננו אמפר (עבור סיליקון). זרם זה נקרא כזרם רוויה הפוך. פירוש הרוויה, לאחר שהגיע לערכו המרבי, מגיעים למצב יציב בו הערך הנוכחי נשאר זהה עם מתח הולך וגובר.
גודל הזרם ההפוך הוא בסדר גודל של ננו-אמפר למכשירי סיליקון. כאשר המתח ההפוך מוגבר מעבר לגבול, אז הזרם ההפוך גדל באופן דרסטי. מתח מסוים זה הגורם לשינוי דרסטי בזרם ההפוך נקרא מתח פירוק הפוך. התמוטטות דיודות מתרחשת בשני מנגנונים: התמוטטות מפולות ומפולת זנר.
I = IS [exp (qV / kT) -1]
K - בולצמן קונסטנט
T - טמפרטורת צומת (K)
(kT / q) טמפרטורת החדר = 0.026V
בדרך כלל IS הוא זרם קטן מאוד בערך בין 10-17 …… 10-13A
לכן, אפשר לכתוב את זה כ
I = IS [exp (V / 0.026) -1]
גרף מאפייני V-I להטיה הפוכה
יישומים של דיודת צומת PN
לדיודת צומת ה- P יש יישומים רבים.
- דיודת צומת P-N בתצורה מוטה לאחור רגישה לאור בטווח שבין 400 ננומטר ל 1000 ננומטר, הכוללת אור נראה. לכן, זה יכול לשמש פוטודיודה.
- זה יכול לשמש גם כתא סולארי.
- מצב הטיה קדימה של צומת P-N משמש בכל יישומי תאורת לד .
- המתח על פני צומת ה- P-N מוטה משמש ליצירה חיישני טמפרטורה ומתחי הפניה.
- הוא משמש במעגלים רבים ' מיישרים , varactors עבור מתנדים מבוקרי מתח .
מאפייני V-I של דיודת צומת P-N
מאפייני V-I של דיודת צומת P-N
הגרף ישתנה עבור שונה חומרי מוליכים למחצה משמש לבניית דיודת צומת P-N. התרשים שלהלן מתאר את השינויים.
השוואה עם סיליקון, גרמניום וגליום ארסניד
זה הכל על התיאוריה של דיודת צומת P-N , עקרון העבודה ויישומיו. אנו מאמינים שהמידע המופיע במאמר זה מועיל לך להבנה טובה יותר של מושג זה. יתר על כן, לכל שאלה בנוגע למאמר זה או כל עזרה ביישום פרויקטים של חשמל ואלקטרוניקה, אתה יכול לפנות אלינו על ידי תגובה בקטע ההערות למטה. הנה שאלה עבורך - מה היישום העיקרי של דיודת צומת P-N?
נקודות זיכוי:
- הטיה קדימה הדרכות אלקטרוניקה
- מאפייני V-I של דיודה cmicrotek
- לא מוטה או אפס מוטה פיזיקה-ורדיו-אלקטרוניקה
- צומת P-n כל המעגלים
