Θεωρία PN Junction Diode και VI Χαρακτηριστικά της PN Junction Diode

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Η δίοδος διακλάδωσης P-N εμφανίστηκε το 1950. Είναι το πιο ουσιαστικό και το βασικό δομικό στοιχείο της ηλεκτρονικής συσκευής. Η δίοδος διακλάδωσης PN είναι μια συσκευή δύο ακροδεκτών, η οποία σχηματίζεται όταν η μία πλευρά της δίοδος διακλάδωσης PN κατασκευάζεται με τύπο p και προσκολλάται με το υλικό τύπου Ν. Η σύνδεση PN είναι η ρίζα των διόδων ημιαγωγών. ο διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα όπως BJTs, JFETs, MOSFETs (οξείδιο μετάλλου)- Ημιαγωγός FET) , LED και αναλογικά ή ψηφιακά IC όλα υποστηρίζουν τεχνολογία ημιαγωγών. Η κύρια λειτουργία της διόδου ημιαγωγών είναι, διευκολύνει την ροή των ηλεκτρονίων εντελώς προς μία κατεύθυνση κατά μήκος της. Τέλος, λειτουργεί ως ανορθωτής. Αυτό το άρθρο παρέχει σύντομες πληροφορίες σχετικά με τη δίοδο διακλάδωσης PN, τη δίοδο διακλάδωσης PN στην μεροληψία προώθησης και την αντιστροφή αντιστροφής και τα χαρακτηριστικά VI της διόδου διασταύρωσης PN

Τι είναι μια δίοδος PN Junction;

Υπάρχουν τρεις πιθανές συνθήκες πόλωσης και δύο περιοχές λειτουργίας για το τυπικό Δίοδος PN-Junction , είναι μηδενική μεροληψία, μπροστινή και αντίστροφη μεροληψία.




Όταν δεν εφαρμόζεται τάση στη δίοδο σύνδεσης PN, τότε τα ηλεκτρόνια θα διαχέονται στην πλευρά P και οι οπές θα διαχέονται στην πλευρά N μέσω της διασταύρωσης και θα συνδυάζονται. Επομένως, το άτομο δέκτη κοντά στον τύπο Ρ και το άτομο δότη κοντά στην πλευρά Ν αφήνεται αχρησιμοποίητο. Ένα ηλεκτρονικό πεδίο δημιουργείται από αυτούς τους φορείς χρέωσης. Αυτό αντιτίθεται στην περαιτέρω διάχυση φορέων φορτίου. Έτσι, καμία κίνηση της περιοχής δεν είναι γνωστή ως περιοχή εξάντλησης ή φορτίο χώρου.

Δίοδος διακλάδωσης PN

Δίοδος διακλάδωσης PN



Εάν εφαρμόσουμε μεροληψία προς τα εμπρός στη δίοδο διακλάδωσης PN, αυτό σημαίνει ότι ο αρνητικός ακροδέκτης συνδέεται με το υλικό τύπου Ν και ο θετικός ακροδέκτης συνδέεται με το υλικό τύπου Ρ σε όλη τη δίοδο που έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του πλάτους του Δίοδος σύνδεσης PN.

Εάν εφαρμόσουμε μια αντίστροφη προκατάληψη στη δίοδο σύνδεσης PN, αυτό σημαίνει ότι ο θετικός ακροδέκτης συνδέεται με το υλικό τύπου Ν και ο αρνητικός ακροδέκτης συνδέεται με το υλικό τύπου Ρ σε όλη τη δίοδο που έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του πλάτους του η δίοδος διακλάδωσης PN και καμία ροή δεν μπορεί να ρέει κατά μήκος της διασταύρωσης

VI Χαρακτηριστικά της διόδου σύνδεσης PN

VI Χαρακτηριστικά της διόδου σύνδεσης PN

Δίοδος διακλάδωσης PN μηδενικής μεροληψίας

Στη διασταύρωση μηδενικής μεροληψίας, παρέχει πιθανώς υψηλότερη δυναμική ενέργεια στις οπές των πλευρικών ακροδεκτών Ρ και Ν. Όταν οι ακροδέκτες της διόδου διακλάδωσης είναι βραχυκυκλωμένοι, λίγοι φορείς πλειοψηφίας φορτίζουν στην πλευρά Ρ με άφθονη ενέργεια για να ξεπεράσουν το πιθανό εμπόδιο για να ταξιδέψουν στην περιοχή εξάντλησης. Επομένως, με τη βοήθεια πλειοψηφικών φορέων φόρτισης, το ρεύμα αρχίζει να ρέει στη δίοδο και δηλώνεται ως ρεύμα προώθησης. Με τον ίδιο τρόπο, οι μεταφορείς φορτίου μειοψηφίας στη Ν-πλευρά κινούνται κατά μήκος της περιοχής εξάντλησης σε αντίστροφη κατεύθυνση και αναφέρεται ως αντίστροφο ρεύμα.


Δίοδος διακλάδωσης PN μηδενικής προκατάληψης

Δίοδος διακλάδωσης PN μηδενικής προκατάληψης

Το πιθανό φράγμα αντιτίθεται στην κίνηση των ηλεκτρονίων και των οπών κατά μήκος της διασταύρωσης και επιτρέπει στους μεταφορείς φορτίου μειοψηφίας να παρασύρονται κατά μήκος της διασταύρωσης PN. Ωστόσο, το δυνητικό φράγμα βοηθά τους μειονοτικούς φορτιστές σε P-type και N-type να μετακινηθούν κατά μήκος της διασταύρωσης PN, τότε η ισορροπία θα δημιουργηθεί όταν οι πλειοψηφικοί φορείς φόρτισης είναι ίσοι και και οι δύο κινούνται σε αντίστροφη κατεύθυνση έτσι ώστε το καθαρό αποτέλεσμα να είναι μηδέν ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα. Αυτή η διασταύρωση λέγεται ότι βρίσκεται σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας.

Όταν η θερμοκρασία του ημιαγωγού αυξάνεται, οι φορείς φορτίου μειοψηφίας έχουν δημιουργηθεί ατέλειωτα και έτσι το ρεύμα διαρροής αρχίζει να αυξάνεται. Όμως, το ηλεκτρικό ρεύμα δεν μπορεί να ρέει αφού καμία εξωτερική πηγή δεν έχει συνδεθεί στη σύνδεση PN.

PN Junction Diode στην προώθηση της προκατάληψης

Όταν ένα Η δίοδος PN-junction συνδέεται με προκατάληψη προς τα εμπρός δίνοντας θετική τάση στο υλικό τύπου Ρ και αρνητική τάση στο τερματικό τύπου Ν. Εάν η εξωτερική τάση γίνει μεγαλύτερη από την τιμή του δυνητικού φράγματος (εκτίμηση 0,7 V για Si και 0,3V για Ge, η αντίθεση των δυνητικών φραγμών θα ξεπεραστεί και η ροή του ρεύματος θα ξεκινήσει. Επειδή η αρνητική τάση απωθεί τα ηλεκτρόνια κοντά στο τη διασταύρωση δίνοντάς τους την ενέργεια να συνδυάσουν και να διασταυρωθούν με τις οπές να ωθούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση προς τη διασταύρωση από τη θετική τάση.

PN Junction Diode στο Forward Bias

PN Junction Diode στο Forward Bias

Το αποτέλεσμα αυτού σε μια χαρακτηριστική καμπύλη του μηδενικού ρεύματος που ρέει μέχρι το ενσωματωμένο δυναμικό ονομάζεται 'ρεύμα γονάτου' στις στατικές καμπύλες και στη συνέχεια υψηλή ροή ρεύματος μέσω της διόδου με ελαφρά αύξηση της εξωτερικής τάσης όπως φαίνεται παρακάτω.

VI Χαρακτηριστικά της διόδου σύνδεσης Jun στη μεροληψία προώθησης

Τα χαρακτηριστικά VI της διόδου σύνδεσης PN στην προκατάληψη προώθησης είναι μη γραμμικά, δηλαδή όχι ευθεία. Αυτό το μη γραμμικό χαρακτηριστικό δείχνει ότι κατά τη λειτουργία της διασταύρωσης Ν, η αντίσταση δεν είναι σταθερή. Η κλίση της διόδου διακλάδωσης PN στην μεροληψία προώθησης δείχνει ότι η αντίσταση είναι πολύ χαμηλή. Όταν εφαρμόζεται μια μεροληψία προς τα εμπρός στη δίοδο τότε προκαλεί μια διαδρομή χαμηλής σύνθετης αντίστασης και επιτρέπει τη διεξαγωγή μεγάλης ποσότητας ρεύματος που είναι γνωστό ως άπειρο ρεύμα. Αυτό το ρεύμα αρχίζει να ρέει πάνω από το σημείο του γόνατος με μικρή ποσότητα εξωτερικού δυναμικού.

PN Junction Diode VI Χαρακτηριστικά στο Forward Bias

PN Junction Diode VI Χαρακτηριστικά στην προώθηση μεροληψίας

Η διαφορά δυναμικού κατά τη διασταύρωση PN διατηρείται σταθερή από τη δράση του στρώματος εξάντλησης. Η μέγιστη ποσότητα ρεύματος που πρέπει να διεξαχθεί διατηρείται ελλιπής από την αντίσταση φορτίου, επειδή όταν η δίοδος διακλάδωσης PN διεξάγει περισσότερο ρεύμα από τις κανονικές προδιαγραφές της διόδου, το επιπλέον ρεύμα οδηγεί στην απαγωγή θερμότητας και επίσης οδηγεί σε βλάβη της συσκευής.

PN Junction Diode στο Reverse Bias

Όταν μια δίοδος διακλάδωσης PN είναι συνδεδεμένη σε κατάσταση αντίστροφης μεροληψίας, μια θετική (+ Ve) τάση συνδέεται με το υλικό τύπου Ν & μια αρνητική τάση (-Ve) συνδέεται με το υλικό τύπου Ρ.

Όταν η τάση + Ve εφαρμόζεται στο υλικό τύπου Ν, τότε προσελκύει τα ηλεκτρόνια κοντά στο θετικό ηλεκτρόδιο και απομακρύνεται από τη διασταύρωση, ενώ οι οπές στο άκρο τύπου Ρ προσελκύονται επίσης από τη διασταύρωση κοντά στο αρνητικό ηλεκτρόδιο .

PN Junction Diode στο Reverse Bias

PN Junction Diode στο Reverse Bias

Σε αυτόν τον τύπο πόλωσης, η ροή ρεύματος μέσω της διόδου σύνδεσης PN είναι μηδενική. Ωστόσο, η τρέχουσα διαρροή λόγω των μειονοτικών φορέων φορτίου ρέει στη δίοδο που μπορεί να μετρηθεί σε UA (μικροαμπέρ). Καθώς το δυναμικό της αντίστροφης πόλωσης προς τη δίοδο σύνδεσης PN αυξάνεται τελικά και οδηγεί σε διακοπή τάσης αντίστροφης τάσης PN και το ρεύμα της διόδου διακλάδωσης PN ελέγχεται από ένα εξωτερικό κύκλωμα. Η αντίστροφη ανάλυση εξαρτάται από τα επίπεδα ντόπινγκ των περιοχών P & N. Περαιτέρω, με την αύξηση της αντίστροφης μεροληψίας, η δίοδος θα βραχυκυκλωθεί λόγω της υπερθέρμανσης στο κύκλωμα και της ροής του μέγιστου ρεύματος κυκλώματος στη δίοδο σύνδεσης PN.

VI Χαρακτηριστικά της διόδου διακλάδωσης PN στην αντίστροφη μεροληψία

Σε αυτόν τον τύπο προκατάληψης, η χαρακτηριστική καμπύλη της διόδου φαίνεται στο τέταρτο τεταρτημόριο του παρακάτω σχήματος. Το ρεύμα σε αυτήν την πόλωση είναι χαμηλό έως ότου επιτευχθεί η ανάλυση και ως εκ τούτου η δίοδος μοιάζει με ανοιχτό κύκλωμα. Όταν η τάση εισόδου της αντίστροφης προκατάληψης φτάσει στην τάση διακοπής, το αντίστροφο ρεύμα αυξάνεται πολύ.

PN Junction Diode VI Χαρακτηριστικά στην αντίστροφη προκατάληψη

PN Junction Diode VI Χαρακτηριστικά στην αντίστροφη προκατάληψη

Επομένως, όλα αυτά αφορούν τη δίοδο διακλάδωσης PN σε μηδενική μεροληψία, τις μετωπικές προκαταλήψεις και τις συνθήκες αντίστροφης μεροληψίας και τα χαρακτηριστικά VI της διόδου σύνδεσης PN. Ελπίζουμε να έχετε καλύτερη κατανόηση αυτής της έννοιας. Επιπλέον, τυχόν αμφιβολίες σχετικά με αυτό το άρθρο, ή έργα ηλεκτρονικής δώστε τα σχόλιά σας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια δίοδος χρησιμοποιείται στο φωτοτρανζίστορ;

Φωτογραφικές μονάδες: