ถึง P-N Junction Diode เกิดจากการเติมด้านหนึ่งของชิ้นซิลิกอนด้วยสารเจือชนิด P (โบราน) และอีกด้านหนึ่งด้วยสารเจือปนชนิด N (ฟอสฟอรัส) Ge สามารถใช้แทนซิลิคอนได้ P-N ไดโอดทางแยกเป็นอุปกรณ์สองขั้ว นี่คือโครงสร้างพื้นฐานของไดโอดทางแยก P-N เป็นหนึ่งในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ง่ายที่สุดเนื่องจากอนุญาตให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้นไดโอดไม่ทำงานเชิงเส้นเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และมีความสัมพันธ์ V-I แบบเอ็กซ์โพเนนเชียล

P-N Junction Diode คืออะไร?

P-N ไดโอดทางแยกเป็นชิ้นส่วนของซิลิกอนที่มีสองขั้ว ขั้วใดขั้วหนึ่งเจือด้วยวัสดุประเภท P และอีกขั้วหนึ่งใช้วัสดุชนิด N จุดต่อ P-N เป็นองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ช่วยให้การไหลของอิเล็กตรอนสมบูรณ์ในทิศทางเดียวเท่านั้นซึ่งเป็นหน้าที่หลักของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็น Rectifier

แยกพีเอ็น

ทฤษฎี PN Junction Diode

มีพื้นที่ปฏิบัติการสองพื้นที่: ชนิด P และชนิด N และขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้มีเงื่อนไข 'การให้น้ำหนัก' ที่เป็นไปได้สามประการสำหรับ P-N Junction Diode ซึ่งมีดังนี้:

Zero Bias - ไม่มีการใช้แรงดันภายนอกกับไดโอดทางแยก PN
ส่งต่ออคติ - ศักย์ไฟฟ้าเชื่อมต่อเป็นบวกกับเทอร์มินัลชนิด P และขั้วลบกับขั้วชนิด N ของไดโอด
ย้อนกลับอคติ - ศักย์ไฟฟ้าเชื่อมต่อเป็นลบกับเทอร์มินัลชนิด P และบวกกับขั้ว N ชนิดของไดโอด

เป็นศูนย์สภาพลำเอียง

ในกรณีนี้จะไม่มีการใช้แรงดันไฟฟ้าภายนอกกับไดโอดทางแยก P-N ดังนั้นอิเล็กตรอนจะกระจายไปยังฝั่ง P และรูพร้อมกันจะกระจายไปทางด้าน N ผ่านทางแยกจากนั้นรวมเข้าด้วยกัน ด้วยเหตุนี้สนามไฟฟ้าจึงถูกสร้างขึ้นโดยตัวพาประจุเหล่านี้ สนามไฟฟ้าต่อต้านการแพร่กระจายของพาหะที่มีประจุไฟฟ้าเพิ่มเติมเพื่อไม่ให้มีการเคลื่อนที่ในพื้นที่ตรงกลาง พื้นที่นี้เรียกว่าความกว้างพร่องหรือค่าพื้นที่

สภาพที่เป็นกลาง

ส่งต่ออคติ

ในสภาพอคติไปข้างหน้าขั้วลบของแบตเตอรี่จะเชื่อมต่อกับวัสดุประเภท N และขั้วบวกของ แบตเตอรี่ เชื่อมต่อกับวัสดุ P-Type การเชื่อมต่อนี้เรียกอีกอย่างว่าการให้แรงดันไฟฟ้าบวก อิเล็กตรอนจาก N-region ข้ามจุดเชื่อมและเข้าสู่ P-region เนื่องจากแรงดึงดูดที่เกิดขึ้นในพื้นที่ P อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดและเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวก ในเวลาเดียวกันรูจะถูกดึงดูดเข้ากับขั้วลบของแบตเตอรี่ โดยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและกระแสของโฮล ในสภาพนี้ความกว้างของพื้นที่พร่องจะลดลงเนื่องจากการลดจำนวนไอออนบวกและลบ

ส่งต่อสภาพอคติ

ลักษณะ V-I

ด้วยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าบวกอิเล็กตรอนจะได้รับพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น (ชั้นพร่อง) และข้ามทางแยกและสิ่งเดียวกันนี้ก็เกิดขึ้นกับหลุมเช่นกัน ปริมาณพลังงานที่อิเล็กตรอนและโฮลต้องการสำหรับการข้ามทางแยกเท่ากับศักย์กั้น 0.3 V สำหรับ Ge และ 0.7 V สำหรับ Si, 1.2V สำหรับ GaAs สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าแรงดันตก แรงดันตกคร่อมไดโอดเกิดขึ้นเนื่องจากความต้านทานภายใน สิ่งนี้สามารถสังเกตได้ในกราฟด้านล่าง

ส่งต่ออคติลักษณะ V-I

ย้อนกลับอคติ

ในสภาพอคติไปข้างหน้าขั้วลบของแบตเตอรี่จะเชื่อมต่อกับวัสดุประเภท N และขั้วบวกของแบตเตอรี่จะเชื่อมต่อกับวัสดุประเภท P การเชื่อมต่อนี้เรียกอีกอย่างว่าการให้แรงดันไฟฟ้าบวก ดังนั้นสนามไฟฟ้าเนื่องจากทั้งแรงดันไฟฟ้าและชั้นพร่องอยู่ในทิศทางเดียวกัน สิ่งนี้ทำให้สนามไฟฟ้าแรงกว่าเดิม เนื่องจากสนามไฟฟ้าแรงนี้อิเล็กตรอนและโฮลจึงต้องการพลังงานมากขึ้นเพื่อข้ามทางแยกจึงไม่สามารถแพร่กระจายไปยังบริเวณตรงข้ามได้ ดังนั้นจึงไม่มีการไหลของกระแสเนื่องจากไม่มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและโฮล

Depletion Layer ในสภาพ Reverse Biased

อิเล็กตรอนจากสารกึ่งตัวนำชนิด N จะถูกดึงดูดเข้าหาขั้วบวกและรูจากสารกึ่งตัวนำชนิด P จะถูกดึงดูดไปยังขั้วลบ สิ่งนี้นำไปสู่การลดจำนวนอิเล็กตรอนในชนิด N และหลุมในชนิด P นอกจากนี้ไอออนบวกจะถูกสร้างขึ้นในพื้นที่ประเภท N และไอออนลบจะถูกสร้างขึ้นในพื้นที่ประเภท P

แผนภาพวงจรสำหรับอคติย้อนกลับ

ดังนั้นความกว้างของชั้นพร่องจึงเพิ่มขึ้นเนื่องจากจำนวนไอออนบวกและลบที่เพิ่มขึ้น

ลักษณะ V-I

เนื่องจากพลังงานความร้อนในพาหะของชนกลุ่มน้อยคริสตัลถูกผลิตขึ้น พาหะของชนกลุ่มน้อยหมายถึงรูในวัสดุประเภท N และอิเล็กตรอนในวัสดุประเภท P พาหะของชนกลุ่มน้อยเหล่านี้คืออิเล็กตรอนและโฮลที่ผลักเข้าหาทางแยก P-N โดยขั้วลบและขั้วบวกตามลำดับ เนื่องจากการเคลื่อนที่ของผู้ให้บริการชนกลุ่มน้อยจึงมีกระแสไหลน้อยมากซึ่งอยู่ในช่วงนาโนแอมแปร์ (สำหรับซิลิคอน) กระแสนี้เรียกว่ากระแสอิ่มตัวย้อนกลับ ความอิ่มตัวหมายถึงหลังจากถึงค่าสูงสุดแล้วจะถึงสถานะคงที่ซึ่งค่าปัจจุบันจะยังคงเหมือนเดิมเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

ขนาดของกระแสย้อนกลับเป็นไปตามลำดับของนาโนแอมแปร์สำหรับอุปกรณ์ซิลิคอน เมื่อแรงดันย้อนกลับเพิ่มขึ้นเกินขีด จำกัด กระแสย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก แรงดันไฟฟ้าเฉพาะที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในกระแสย้อนกลับเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ การสลายไดโอดเกิดขึ้นโดยกลไกสองประการ: การสลายการถล่มและการสลายซีเนอร์

ฉัน = คือ [exp (qV / kT) -1]
K - ค่าคงที่ Boltzmann
T - อุณหภูมิทางแยก (K)
(kT / q) อุณหภูมิห้อง = 0.026V

โดยปกติ IS จะเป็นกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กมากประมาณ 10-17 …… 10-13A

ดังนั้นจึงสามารถเขียนเป็น

ฉัน = คือ [ประสบการณ์ (V / 0.026) -1]

กราฟลักษณะ V-I สำหรับ Reverse Bias

การใช้งาน PN Junction Diode

ไดโอดทางแยก P-N มีแอพพลิเคชั่นมากมาย

ไดโอดทางแยก P-N ในการกำหนดค่าแบบย้อนกลับมีความไวต่อแสงจากช่วงระหว่าง 400 นาโนเมตรถึง 1,000 นาโนเมตรซึ่งรวมถึงแสงที่มองเห็นได้ ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นโฟโตไดโอด
นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นเซลล์แสงอาทิตย์
เงื่อนไขอคติไปข้างหน้าของทางแยก P-N ถูกนำมาใช้ทั้งหมด การใช้งานไฟ LED .
แรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการสร้างทางแยก P-N เซนเซอร์จับอุณหภูมิ และแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง
มันถูกใช้ในหลาย ๆ วงจร วงจรเรียงกระแส , varactors สำหรับ ออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า .

V-I ลักษณะของไดโอดทางแยก P-N

กราฟจะเปลี่ยนไป วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ใช้ในการสร้างไดโอดทางแยก P-N แผนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลง

เปรียบเทียบกับซิลิคอนเจอร์เมเนียมและแกลเลียมอาร์ซิไนด์

เปรียบเทียบกับซิลิคอนเจอร์เมเนียมและแกลเลียมอาร์เซไนด์

“ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ pdf ”

ทั้งหมดนี้เกี่ยวกับไฟล์ ทฤษฎีของ P-N Junction diode หลักการทำงานและการใช้งาน เราเชื่อว่าข้อมูลที่ให้ไว้ในบทความนี้เป็นประโยชน์สำหรับคุณในการทำความเข้าใจแนวคิดนี้ให้ดีขึ้น นอกจากนี้สำหรับข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับบทความนี้หรือความช่วยเหลือในการนำไปใช้ โครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถติดต่อเราได้โดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณ - แอปพลิเคชันหลักของไดโอดแยก P-N คืออะไร?

เครดิตภาพ: