TIL P-N Junction Diode dannes ved å dopere den ene siden av et stykke silisium med et P-type dopemiddel (Boran) og den andre siden med et N-type dopemiddel (fosfor) .Ge kan brukes i stedet for Silicon P-N-kryssdioden er en to-terminal enhet. Dette er den grunnleggende konstruksjonen av P-kryssdioden. Det er en av de enkleste halvlederinnretningene, da den lar strømmen bare strømme i én retning. Dioden oppfører seg ikke lineært med hensyn til den påførte spenningen, og den har et eksponensielt V-I forhold.

Hva er en P-N-kryssdiode?

En P-kryssdiode er et stykke silisium som har to terminaler. Den ene terminalen er dopet med P-type materiale og den andre med N-type materiale. P-N-krysset er det grunnleggende elementet for halvlederdioder. En halvlederdiode letter strømmen av elektroner helt i en retning - som er hovedfunksjonen til halvlederdioden. Den kan også brukes som en likeretter.

P-N Junction

PN Junction Diode Theory

Det er to driftsregioner: P-type og N-type. Og basert på den påførte spenningen, er det tre mulige 'forspenningsforhold' for P-N-kryssdioden, som er som følger:

Zero Bias - Det påføres ingen ekstern spenning på PN-kryssdioden.
Fremover Bias - Spenningspotensialet er koblet positivt til P-typen terminal og negativt til N-typen terminal på dioden.
Omvendt skjevhet - Spenningspotensialet er koblet negativt til P-typen terminal og positivt til N-typen terminal på dioden.

Null forutinntatt tilstand

I dette tilfellet påføres ingen ekstern spenning på P-N-kryssdioden, og derfor diffunderer elektronene til P-siden, og samtidig diffunderer hullene mot N-siden gjennom krysset, og kombineres deretter med hverandre. På grunn av dette genereres et elektrisk felt av disse ladebærerne. Det elektriske feltet motarbeider videre diffusjon av ladede bærere slik at det ikke er noen bevegelse i midtregionen. Denne regionen er kjent som uttømmingsbredde eller plassladning.

Upartisk tilstand

Fremover Bias

I forspent tilstand er den negative terminalen på batteriet koblet til N-type materiale og den positive terminalen på batteriet er koblet til P-Type materiale. Denne forbindelsen kalles også for å gi positiv spenning. Elektroner fra N-regionen krysser krysset og går inn i P-regionen. På grunn av den attraktive kraften som genereres i P-regionen tiltrekkes elektronene og beveger seg mot den positive terminalen. Samtidig tiltrekkes hullene til batteriets minuspol. Ved bevegelse av elektroner og hull strømmer strømmen. I denne tilstanden reduseres bredden på uttømmingsområdet på grunn av reduksjonen i antall positive og negative ioner.

Forward Bias-tilstand

V-I-egenskaper

Ved å levere positiv spenning får elektronene nok energi til å overvinne den potensielle barrieren (utarmingslag) og krysse krysset, og det samme skjer også med hullene. Mengden energi som kreves av elektronene og hullene for kryssing av krysset er lik barrierepotensialet 0,3 V for Ge og 0,7 V for Si, 1,2V for GaAs. Dette er også kjent som Voltage drop. Spenningsfallet over dioden oppstår på grunn av intern motstand. Dette kan observeres i grafen nedenfor.

Forward bias V-I-egenskaper

Omvendt skjevhet

I forspent tilstand er den negative terminalen på batteriet koblet til N-type materiale og den positive terminalen på batteriet er koblet til P-typen materiale. Denne forbindelsen er også kjent som å gi positiv spenning. Derfor er det elektriske feltet på grunn av både spennings- og utarmingslaget i samme retning. Dette gjør det elektriske feltet sterkere enn før. På grunn av dette sterke elektriske feltet vil elektroner og hull ha mer energi til å krysse krysset slik at de ikke kan diffundere til den motsatte regionen. Derfor er det ingen strømstrøm på grunn av manglende bevegelse av elektroner og hull.

Utarmingslag i omvendt forspent tilstand

Elektronene fra N-typen halvleder tiltrekkes mot den positive terminalen og hullene fra P-typen halvleder tiltrekkes av den negative terminalen. Dette fører til reduksjon av antall elektroner i N-type og hull i P-type. I tillegg opprettes positive ioner i N-type regionen og negative ioner opprettes i P-type region.

Kretsskjema for omvendt skjevhet

Derfor øker uttømmingslagbredden på grunn av det økende antall positive og negative ioner.

V-I-egenskaper

På grunn av termisk energi produseres minoritetsbærere. Minoritetsbærere betyr et hull i N-type materiale og elektroner i P-type materiale. Disse minoritetsbærerne er elektronene og hullene presset mot P-N-krysset av henholdsvis den negative terminalen og den positive terminalen. På grunn av bevegelse av minoritetsbærere strømmer det veldig lite strøm, som er i nano Ampere-området (for silisium). Denne strømmen kalles omvendt metningsstrøm. Metning betyr at når den maksimale verdien er nådd, oppnås en jevn tilstand der strømverdien forblir den samme med økende spenning.

Størrelsen på omvendt strøm er i størrelsesorden nano-ampere for silisiumenheter. Når revers spenningen økes utover grensen, øker reversstrømmen drastisk. Denne spesielle spenningen som forårsaker den drastiske endringen i motstrøm kalles revers spenning. Diode sammenbrudd skjer ved to mekanismer: Snøskred sammenbrudd og Zener sammenbrudd.

I = IS [exp (qV / kT) -1]
K - Boltzmann Constant
T - Koblingstemperatur (K)
(kT / q) Romtemperatur = 0,026V

Vanligvis er IS en veldig liten strøm omtrent i 10-17 …… 10-13A

Derfor kan det skrives som

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

V-I karakteristikkgrafikk for omvendt skjevhet

Anvendelser av PN-kryssdiode

P-N-kryssdioden har mange bruksområder.

P-N-kryssdiode i omvendt forspent konfigurasjon er følsom for lys fra et område mellom 400 nm og 1000 nm, som inkluderer SYNLIG lys. Derfor kan den brukes som en fotodiode.
Den kan også brukes som solcelle.
P-N-veikryss forspenningsforhold brukes i alle LED-belysning applikasjoner .
Spenningen over forspenningen på P-krysset brukes til å lage Temperatursensorer og referansespenninger.
Den brukes i mange kretser likerettere , varaktorer for spenningsstyrte oscillatorer .

V-egenskapene til P-N-kryssdiode

Grafen vil bli endret for forskjellige halvledermaterialer brukt i konstruksjonen av en P-N-kryssdiode. Diagrammet nedenfor viser endringene.

Sammenligning med silisium, Germanium og Gallium Arsinide

Sammenligning med silisium, Germanium og Gallium Arsenide

“typer porter og kontakter ”

Dette handler om P-N Junction diode’s theory , arbeidsprinsipp og dets applikasjoner. Vi tror at informasjonen i denne artikkelen er nyttig for deg for en bedre forståelse av dette konseptet. Videre for spørsmål angående denne artikkelen eller hjelp til implementering elektriske og elektroniske prosjekter, du kan nærme oss ved å kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørsmål til deg - Hva er hovedapplikasjonen til P-N-kryssdiode?

Fotokreditter: