P-N ไดโอดทางแยกปรากฏขึ้นในปี พ.ศ. 2493 เป็นส่วนประกอบสำคัญที่สุดและเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไดโอดทางแยก PN เป็นอุปกรณ์สองขั้วซึ่งเกิดขึ้นเมื่อด้านหนึ่งของไดโอดทางแยก PN ทำด้วยชนิด p และเจือด้วยวัสดุประเภท N PN-Junction เป็นรูทสำหรับไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เช่น BJTs, JFETs, มอสเฟต (โลหะออกไซด์–FET เซมิคอนดักเตอร์) , ไฟ LED และ IC แบบอะนาล็อกหรือดิจิทัล ทั้งหมดรองรับเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ หน้าที่หลักของเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดคือช่วยให้อิเล็กตรอนไหลไปในทิศทางเดียวโดยสิ้นเชิง สุดท้ายจะทำหน้าที่เป็นวงจรเรียงกระแส บทความนี้ให้ข้อมูลสั้น ๆ เกี่ยวกับไดโอดทางแยก PN, ไดโอดทางแยก PN ในการส่งต่อไบแอสและกลับไบแอสและลักษณะ VI ของไดโอดทางแยก PN
PN Junction Diode คืออะไร?
เงื่อนไขการให้น้ำหนักที่เป็นไปได้มีสามเงื่อนไขและพื้นที่ปฏิบัติการสองพื้นที่สำหรับโดยทั่วไป PN-Junction Diode พวกเขาไม่มีอคติอคติไปข้างหน้าและอคติย้อนกลับ
เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับไดโอดทางแยก PN อิเล็กตรอนจะกระจายไปยังฝั่ง P และรูจะกระจายไปยังด้าน N ผ่านทางแยกและรวมกัน ดังนั้นอะตอมตัวรับที่อยู่ใกล้กับชนิด P และอะตอมของผู้บริจาคที่อยู่ใกล้กับด้าน N จึงไม่ได้ใช้งาน สนามอิเล็กทรอนิกส์ถูกสร้างขึ้นโดยผู้ให้บริการชาร์จเหล่านี้ สิ่งนี้ต่อต้านการแพร่กระจายของผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าเพิ่มเติม ดังนั้นจึงไม่มีการเคลื่อนที่ของพื้นที่ที่เรียกว่าพื้นที่พร่องหรือประจุอวกาศ
PN Junction Diode
ถ้าเราใช้ไบแอสไปข้างหน้ากับไดโอด PN-junction นั่นหมายความว่าขั้วลบเชื่อมต่อกับวัสดุประเภท N และขั้วบวกเชื่อมต่อกับวัสดุประเภท P ผ่านไดโอดซึ่งมีผลทำให้ความกว้างของ PN ไดโอดแยก
ถ้าเราใช้ไบแอสย้อนกลับกับไดโอด PN-junction นั่นหมายความว่าขั้วบวกเชื่อมต่อกับวัสดุประเภท N และขั้วลบเชื่อมต่อกับวัสดุประเภท P ผ่านไดโอดซึ่งมีผลในการเพิ่มความกว้างของ ไดโอดทางแยก PN และไม่มีประจุสามารถไหลผ่านทางแยก
VI ลักษณะของ PN Junction Diode
ไดโอดชุมทาง PN เป็นศูนย์ลำเอียง
ในจุดเชื่อมต่ออคติที่เป็นศูนย์อาจให้พลังงานศักย์สูงกว่าไปยังรูบนขั้วต่อด้าน P และ N เมื่อขั้วของไดโอดทางแยกสั้นลงผู้ให้บริการชาร์จส่วนใหญ่เพียงไม่กี่รายในฝั่ง P ที่มีพลังงานเหลือเฟือที่จะเอาชนะอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นในการเดินทางข้ามพื้นที่พร่อง ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าส่วนใหญ่กระแสจะเริ่มไหลในไดโอดและแสดงว่าเป็นกระแสส่งต่อ ในทำนองเดียวกันผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าของชนกลุ่มน้อยในด้าน N จะเคลื่อนที่ข้ามพื้นที่พร่องในทิศทางย้อนกลับและเรียกว่ากระแสไฟฟ้าย้อนกลับ
ไดโอดชุมทาง PN เป็นศูนย์ลำเอียง
อุปสรรคที่เป็นไปได้ต่อต้านการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและโฮลข้ามทางแยกและอนุญาตให้ผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าส่วนน้อยลอยข้ามทางแยก PN อย่างไรก็ตามอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นช่วยให้ผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าชนกลุ่มน้อยในประเภท P และชนิด N ลอยข้ามจุดเชื่อมต่อ PN จากนั้นสมดุลจะถูกสร้างขึ้นเมื่อผู้ให้บริการประจุส่วนใหญ่เท่ากันและทั้งสองเคลื่อนที่ในทิศทางย้อนกลับเพื่อให้ผลลัพธ์สุทธิเป็นศูนย์ กระแสที่ไหลในวงจร ทางแยกนี้ถูกกล่าวว่าอยู่ในสภาวะสมดุลแบบไดนามิก
เมื่ออุณหภูมิของเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มขึ้นผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าส่วนน้อยจะถูกสร้างขึ้นอย่างไม่มีที่สิ้นสุดและกระแสไฟฟ้ารั่วจึงเริ่มสูงขึ้น แต่กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้เนื่องจากไม่มีการเชื่อมต่อแหล่งภายนอกกับทางแยก PN
PN Junction Diode ในการส่งต่อ Bias
เมื่อ PN-junction diode เชื่อมต่อแบบอคติไปข้างหน้า โดยให้แรงดันไฟฟ้าบวกกับวัสดุประเภท P และแรงดันไฟฟ้าลบไปยังขั้วชนิด N ถ้าแรงดันไฟฟ้าภายนอกมากกว่าค่าของอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น (ประมาณ 0.7 V สำหรับ Si และ 0.3V สำหรับ Ge การต่อต้านของอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นจะเอาชนะได้และการไหลของกระแสจะเริ่มขึ้นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเชิงลบขับไล่อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้ ทางแยกโดยให้พลังงานในการรวมและข้ามกับรูที่ถูกผลักไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทางแยกโดยแรงดันไฟฟ้าบวก
PN Junction Diode ใน Forward Bias
ผลลัพธ์ของสิ่งนี้ในเส้นโค้งลักษณะเฉพาะของกระแสศูนย์ที่ไหลถึงศักย์ในตัวเรียกว่า“ กระแสเข่า” บนเส้นโค้งคงที่จากนั้นกระแสไฟฟ้าสูงผ่านไดโอดโดยแรงดันภายนอกเพิ่มขึ้นเล็กน้อยดังที่แสดงด้านล่าง
VI ลักษณะของ PN Junction Diode ในการส่งต่อ Bias
ลักษณะ VI ของไดโอดทางแยก PN ในการส่งต่อไบแอสไม่เป็นเชิงเส้นนั่นคือไม่ใช่เส้นตรง ลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นนี้แสดงให้เห็นว่าในระหว่างการทำงานของทางแยก N ความต้านทานจะไม่คงที่ ความชันของไดโอดทางแยก PN ในการส่งต่ออคติแสดงให้เห็นว่าความต้านทานต่ำมาก เมื่อนำอคติไปข้างหน้ากับไดโอดจะทำให้เกิดเส้นทางความต้านทานต่ำและอนุญาตให้นำกระแสจำนวนมากซึ่งเรียกว่ากระแสไม่มีที่สิ้นสุด กระแสนี้เริ่มไหลเหนือจุดหัวเข่าโดยมีศักย์ภายนอกเล็กน้อย
PN Junction Diode VI ลักษณะในการส่งต่อ Bias
ความต่างศักย์ระหว่างทางแยก PN จะคงที่โดยการกระทำของเลเยอร์พร่อง ปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่จะดำเนินการจะไม่สมบูรณ์โดยตัวต้านทานโหลดเนื่องจากเมื่อไดโอด PN Junction นำกระแสไฟฟ้ามากกว่าข้อกำหนดปกติของไดโอดกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลให้เกิดการกระจายความร้อนและยังนำไปสู่ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับอุปกรณ์
PN Junction Diode ใน Reverse Bias
เมื่อเชื่อมต่อไดโอด PN Junction ในสภาวะ Reverse Bias แรงดันไฟฟ้าบวก (+ Ve) จะเชื่อมต่อกับวัสดุประเภท N และแรงดันไฟฟ้าลบ (-Ve) เชื่อมต่อกับวัสดุประเภท P
เมื่อแรงดันไฟฟ้า + Ve ถูกนำไปใช้กับวัสดุประเภท N มันจะดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าใกล้ขั้วไฟฟ้าบวกและออกไปจากจุดเชื่อมต่อในขณะที่รูที่ปลายชนิด P จะถูกดึงดูดให้อยู่ห่างจากจุดเชื่อมใกล้กับขั้วลบด้วย .
PN Junction Diode ใน Reverse Bias
ในการให้น้ำหนักประเภทนี้การไหลของกระแสผ่านไดโอดทางแยก PN เป็นศูนย์ แม้ว่าการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้าเนื่องจากผู้ให้บริการประจุส่วนน้อยจะไหลในไดโอดที่สามารถวัดได้ใน UA (microamperes) เนื่องจากศักยภาพของไบแอสย้อนกลับไปยังไดโอดทางแยก PN ในท้ายที่สุดจะเพิ่มขึ้นและนำไปสู่การแยกแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับของทางแยก PN และกระแสของไดโอดทางแยก PN ถูกควบคุมโดยวงจรภายนอก การสลายย้อนกลับขึ้นอยู่กับระดับยาสลบของภูมิภาค P & N ยิ่งไปกว่านั้นด้วยการเพิ่มไบแอสย้อนกลับไดโอดจะลัดวงจรเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปในวงจรและกระแสสูงสุดของวงจรไหลในไดโอดทางแยก PN
VI ลักษณะของ PN Junction Diode ใน Reverse Bias
ในอคติประเภทนี้เส้นโค้งลักษณะของไดโอดจะแสดงในรูปสี่เหลี่ยมที่สี่ของรูปด้านล่าง กระแสในการให้น้ำหนักนี้อยู่ในระดับต่ำจนกว่าจะถึงการสลายและด้วยเหตุนี้ไดโอดจึงดูเหมือนวงจรเปิด เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตของไบแอสย้อนกลับถึงแรงดันพังทลายกระแสย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
PN Junction Diode VI ลักษณะใน Reverse Bias
ดังนั้นนี่คือข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับไดโอดทางแยก PN ที่มีอคติเป็นศูนย์อคติไปข้างหน้าและเงื่อนไขอคติย้อนกลับและลักษณะ VI ของไดโอดทางแยก PN เราหวังว่าคุณจะเข้าใจแนวคิดนี้ดีขึ้น นอกจากนี้ข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับบทความนี้หรือ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ โปรดแสดงความคิดเห็นของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณไดโอดใดที่ใช้ในโฟโตทรานซิสเตอร์
เครดิตภาพ:
- ลักษณะ VI ของไดโอดทางแยก PN โดย ติวเตอร์วิสต้า
- Zero Biased PN Junction Diode โดย ผู้เชี่ยวชาญ
