23 | 05 | 2019
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3923
Просмотры материалов : 9593120

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 165 гостей
  • 2 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
PN Junction PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.01.2017 07:48

PN Junction

Глава 2 - Твердотельный Теория устройства


Если блок P-типа полупроводника вводят в контакт с блоком N-типа полупроводника на рисунке ниже (а), результат не имеет никакого значения. У нас есть две проводящие блоки в контакте друг с другом, не проявляя никаких уникальных свойств. Проблема состоит из двух отдельных и различных кристаллических тел. Число электронов, уравновешивается числом протонов в обоих блоках. Таким образом, ни один блок имеет какой-либо чистый заряд.

Тем не менее, один полупроводниковый кристалл изготовлен с P-типа материала на одном конце и N-типа материала на другой на рисунке ниже (б) обладает уникальными свойствами. Материал P-типа имеет положительный носителей заряда, отверстия, которые могут свободно перемещаться по кристаллической решетке. Материал N-типа имеет мобильные отрицательные носители большинства, электроны. У слияния, N-типа материала электроны диффундируют через переход, совмещая с отверстиями в P-типа материала. Область P-типа материала вблизи перехода приобретает отрицательный заряд, так как электронов привлеченных. Так как электроны покинули область N-типа, она берет на себя локализованную положительный заряд. Тонкий слой кристаллической решетки между этими зарядами истощен основных носителей, таким образом, известен как обедненной области. Это становится непроводящим присущую полупроводникового материала. По сути, мы имеем почти изолятор, отделяющий проводящий P и N легированных областей.




(а) Блоки P и N полупроводника в контакте не имеют годные для использования свойств. (б) Монокристалл с примесью Р и примесей типа N развивает потенциальный барьер.

Такое разделение зарядов на PN-перехода представляет собой потенциальный барьер. Этот потенциальный барьер должен быть преодолен с помощью внешнего источника напряжения для перехода поведение. Формирование соединения и потенциального барьера происходит во время производственного процесса. Величина потенциального барьера является функцией материалов, используемых в производстве. Кремний PN перекрестки имеют более высокий потенциальный барьер, чем германиевых переходов.

На рисунке ниже (а) устроена таким образом , что батарея отрицательному полюсу поставляет электроны к материалу N-типа. Эти электроны диффундируют к переходу. Положительный вывод удаляет электроны из полупроводника р-типа, создавая дыры, которые диффундируют к переходу. Если напряжение батареи достаточно для преодоления потенциального перехода (0.6V в Si) велико, то электроны N-типа и P-отверстия Комбинат уничтожив друг друга. Это освобождает пространство внутри решетки для более носителей течь в сторону перехода. Таким образом, токи N-типа и основных носителей Р-типа потока к развязке. Рекомбинация на стыке позволяет ток батареи протекать через р-n перехода диода. Такой узел называется смещен в прямом направлении.




(а) прямого смещения батареи отпугивает носителей в направлении перехода, где результаты рекомбинации в ток батареи. (б) обратного смещения батареи притягивает носители к клеммам аккумуляторной батареи, подальше от перекрестка. Истощение толщина области увеличивается. Ни один устойчивый ток батареи не течет.

Если полярность батареи восстанавливается как показано на рисунке выше (б) большинство перевозчиков привлекают от перехода в направлении к клеммам аккумуляторной батареи. Положительный вывод батареи привлекает основных носителей N-типа, электроны, вдали от перехода. Отрицательный вывод привлекает основных носителей Р-типа, отверстия, от перехода. Это увеличивает толщину непроводящей области обеднения. Там нет рекомбинации основных носителей; Таким образом, отсутствие проводимости. Такое расположение полярности батареи называется обратное смещение.

Диод символ схематически показано на рисунке ниже (б) , соответствующий легированного полупроводникового бара в (а). Диод представляет собой однонаправленный устройство. Электронный ток протекает только в одном направлении, против стрелки, соответствующие прямого смещения. Катод, бар, символа диода соответствует N-типа полупроводника. Анод, стрелка, соответствует P-типа полупроводника. Чтобы запомнить эти отношения, N OT-указательное (бар) на символ соответствует N - типа полупроводника. P ointing (стрелка) соответствует Р -типа.




(а) прямого смещения PN - перехода, (б) , соответствующий диод схематический символ (с) Кремниевую диода I против V характеристической кривой.

Если диод смещен в прямом направлении , как на рисунке выше (а), ток будет немного возрастать напряжение возрастает от 0 В. В случае кремниевого диода измеряемого тока протекает , когда напряжение приближается к 0.6В на рисунке выше (с). По мере увеличения напряжения за последние 0,6, ток значительно возрастает после колена. Повышение напряжения также за пределы 0,7 В может привести к достаточно большой ток, чтобы уничтожить диод. Прямого напряжения, V F, является характеристикой полупроводника: от 0,6 до 0,7 В для кремния, 0,2 V для германия, в несколько вольт для светоизлучающих диодов (LED). Прогнозные диапазоны тока от нескольких мА для точечного контакта диодов до 100 мА для небольших сигнальных диодов до десятков или тысяч ампер для силовых диодов.

Если диод смещен в обратном направлении, только ток утечки собственного полупроводника потоков. Это графически слева от начала координат на рисунке выше (с). Этот ток будет только выше, чем 1 мкА для самых экстремальных условий для кремниевых диодов малых сигналов. Этот ток не заметно не увеличивается с увеличением обратного смещения, пока диод не ломается. При пробое, ток возрастает настолько сильно, что диод будет уничтожен, если сопротивление высокой серии не ограничивает ток. Мы обычно выбрать диод с более высоким обратным номинальным напряжением, чем любой приложенного напряжения, чтобы не допустить этого. Кремниевые диоды, как правило, доступны с обратной расщепляющих рейтинги 50, 100, 200, 400, 800 В и выше. Можно изготовить диоды с более низкой оценкой нескольких вольт для использования в качестве стандартов напряжения.

Ранее мы упоминали, что обратный ток утечки при мкА для кремниевых диодов было связано с проведением собственного полупроводника. Это утечка, что может быть объяснено теорией. Тепловая энергия производит несколько электрон дырочных пар, которые не проводят ток утечки до рекомбинации. В реальной практике это предсказуемый ток лишь часть тока утечки. Большая часть тока утечки из-за поверхностной проводимости, связанной с отсутствием чистоты поверхности полупроводника. Оба токи утечки увеличиваются с ростом температуры, приближаясь к мкА для малых кремниевых диодов.

Для германия, ток утечки на несколько порядков выше. Так как германий полупроводниковые приборы редко используются сегодня, это не является проблемой на практике.

  • ОБЗОР:
  • PN перекрестки изготовлены из монокристаллического кусок полупроводника как с P-типа и N-типа области в непосредственной близости на перекрестке.
  • Перенос электронов с N стороны перехода к отверстиям аннигилируемых на Р стороне перехода производит барьер напряжения. Это 0,6 до 0,7 В в кремнии, и изменяется в зависимости от других полупроводников.
  • Переднее смещение PN перехода проводит ток один раз барьер напряжения преодолен. Внешние применяемые потенциальные силы основных носителей в направлении перехода, где рекомбинация происходит, что позволяет электрический ток.
  • Обратный предвзятым PN узел проводит почти не ток. Применяемая обратного смещения привлекает основных носителей от перекрестка. Это увеличивает толщину непроводящей области обеднения.
  • Обратное смещение PN перекрестки показать зависит от температуры обратного тока утечки. Это меньше, чем в небольших мкА кремниевых диодов.
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья