Δίοδος Διασταύρωσης P-N

Μια δίοδος σύνδεσης p-n χρησιμοποιείται για τη διέλευση του ρεύματος προς μία κατεύθυνση. Είναι μια συσκευή ημιαγωγών δύο ακροδεκτών ή δύο ηλεκτροδίων. Αυτή η δίοδος βοηθά στη διακοπή του ρεύματος προς την αντίστροφη ή την αντίθετη κατεύθυνση. Το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει εάν η δίοδος έχει πόλωση προς τα εμπρός. Αλλά εάν η δίοδος είναι αντίστροφη μεροληπτική, εμποδίζει τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος. μια δίοδος ημιαγωγών σύνδεσης p-n αναφέρεται μερικές φορές ως δίοδος διασταύρωσης p-n ή συσκευή ημιαγωγών.

Τι είναι μια δίοδος σύνδεσης P-N;

Η δίοδος σύνδεσης P-N χρησιμοποιείται για τη διέλευση του ρεύματος προς μία κατεύθυνση. Τα ηλεκτρόνια που είναι ελεύθερα από δεσμό φέρουν φορείς φορτίου σε τομείς ημιαγωγών τύπου n. Ενώ οι τρύπες είναι οι περισσότεροι φορείς φορτίου στο p-. Μια σύνδεση p-n σχηματίζεται όταν ένας ημιαγωγός τύπου n διασυνδέεται με έναν ημιαγωγό τύπου p. Όμως, οι δίοδοι σύνδεσης p–n δημιουργούνται λόγω της διασύνδεσης ημιαγωγών τύπου p και τύπου n.

Ένας ημιαγωγός κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας υλικά όπως το πυρίτιο, το γερμάνιο και το αρσενίδιο του γαλλίου. Αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται επίσης για την κατασκευή διόδων σύνδεσης p-n. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται πάνω από το γερμάνιο κατά τη δημιουργία αυτών των διόδων σύνδεσης. Το πυρίτιο λειτουργεί καλύτερα για ημιαγωγούς επειδή λειτουργούν καλά σε υψηλές θερμοκρασίες. Αλλά οι δίοδοι διασταύρωσης p-n αποτελούνται από γερμάνιο.

Σε μια δίοδο με πόλωση προς τα εμπρός, η θετική πλευρά βρίσκεται στα αριστερά και η αρνητική πλευρά είναι στα δεξιά. Ενώ σε αντίστροφη μεροληψία είναι το αντίστροφο. Η αιχμή βέλους αυτών των διόδων υποδεικνύει την κατεύθυνση ροής του ηλεκτρικού ρεύματος που είναι από έναν θετικό ακροδέκτη προς την αρνητική πλευρά της διόδου με πόλωση προς τα εμπρός. Αυτές οι οπές μετακινούνται από την άνοδο, δηλαδή το θετικό τερματικό στην κάθοδο που είναι το αρνητικό τερματικό. Αυτή η ροή περιγράφεται ως η συμβατική ροή ρεύματος.

Από την άλλη πλευρά, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μετακινούνται από την κάθοδο (αρνητικό τερματικό ) στην άνοδο (θετικό τερματικό). Αυτά τα ηλεκτρόνια φέρουν το φορτίο. Αλλά λόγω της παλιάς ιδέας, υποθέτουμε πάντα ότι το ρεύμα ρέει από το θετικό στο αρνητικό τερματικό.

Πόλωση διόδων ημιαγωγών σύνδεσης p-n

Η παροχή εξωτερικής τάσης σε μια δίοδο ημιαγωγού σύνδεσης p-n ονομάζεται πόλωσης. Η εξωτερική τάση που εφαρμόζεται στη δίοδο σύνδεσης p-n γίνεται με δύο διαφορετικούς τρόπους, δηλαδή με τεχνική πόλωσης προς τα εμπρός ή προς τα πίσω. Το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσω της διόδου σύνδεσης p-n ονομάζεται ρεύμα με πόλωση προς τα εμπρός.

Σε έναν ημιαγωγό τύπου p, ο θετικός ακροδέκτης της μπαταρίας είναι υπό τάση προώθησης. Ενώ η δίοδος ημιαγωγού τύπου n συνδέεται στην αρνητική πλευρά της μπαταρίας. Εάν αυτή η δίοδος αντιστραφεί, το ηλεκτρικό ρεύμα δεν ρέει. Στο αντίστροφο σύστημα, η αρνητική πλευρά συνδέεται με τον τύπο p και ο τύπος n έχει τη θετική πλευρά του τερματικού.

Ακροδέκτες διόδου σύνδεσης p-n

Με απλά λόγια, ένα τερματικό είναι ένα σημείο ή μέρος όπου αρχίζει ή σταματά η ροή του ρεύματος. Για παράδειγμα, ένας τερματικός σταθμός ή τερματικός σταθμός λεωφορείων είναι ένα μέρος όπου όλα τα λεωφορεία ξεκινούν το ταξίδι τους ή σταματούν για την ημέρα. Σε μια δίοδο σύνδεσης p-n, ο όρος τερματικό είναι ένα σημείο όπου οι φορείς φόρτισης ξεκινούν ή σταματούν τη ροή τους.

Οι δύο ακροδέκτες μιας διόδου σύνδεσης p-n είναι είτε θετικοί είτε αρνητικοί. Όλα τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα τερματίσουν τα φορτία τους και όλες οι οπές θα ξεκινήσουν από το θετικό τερματικό. Ενώ όλα τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα ξεκινήσουν και όλες οι οπές θα τελειώσουν στο αρνητικό τερματικό.

Τι συμβαίνει σε μια δίοδο ημιαγωγού με πόλωση προς τα εμπρός;

Η άνοδος είναι ένας θετικός ακροδέκτης σε μια δίοδο σύνδεσης p-n με πόλωση προς τα εμπρός (αυτός ο τύπος p συνδέεται με τον θετικό ακροδέκτη και ο τύπος n συνδέεται με τον αρνητικό). Σε αυτόν τον τύπο διασταύρωσης, το τερματικό της καθόδου είναι αρνητικό.

Η άνοδος είναι ένα θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο ή σύρμα που φορτίζει τη διασταύρωση p-n με οπές. Σε αυτό, η πηγή των φορέων θετικού φορτίου (δηλαδή των οπών) είναι ο ακροδέκτης ανόδου ή ανόδου ή μπορείτε να πείτε θετικός ακροδέκτης. Οι φορείς θετικού φορτίου (οπές) ξεκινούν τη ροή τους στον ακροδέκτη της ανόδου, διέρχονται από τη δίοδο και τελικά καταλήγουν στην κάθοδο ή στον αρνητικό ακροδέκτη.

Τι συμβαίνει σε μια αντίστροφη πολωμένη δίοδο ημιαγωγών;

Η άνοδος γίνεται αρνητική πλευρά όταν η δίοδος έχει αντίστροφη πόλωση (δηλαδή ο τύπος p συνδέεται με τον αρνητικό ακροδέκτη και ο τύπος n συνδέεται με το θετικό σημείο). Σε αυτό, το τερματικό της καθόδου γίνεται θετικό. Στην αντίστροφη σύνδεση p-n υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια από την άνοδο που ονομάζεται αρνητικό τερματικό. Σε αυτή τη δίοδο, το τερματικό της ανόδου είναι η πηγή ελεύθερων ηλεκτρονίων που θα ξεκινήσουν το ταξίδι τους στο αρνητικό ή στο τερματικό της ανόδου. Αργότερα θα γεμίσουν τις πολλές τρύπες στον ημιαγωγό τύπου p. Σε έναν ημιαγωγό τύπου p, οι οπές έλκονται στον αρνητικό ακροδέκτη.

Αυτό οφείλεται στην ευρεία περιοχή εξάντλησης στη διασταύρωση p–n που εμποδίζει ή αντιτίθεται στη ροή των ελεύθερων ηλεκτρονίων από το αρνητικό τερματικό. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να ταξιδέψουν από το θετικό τερματικό. Η διασταύρωση p-n δέχεται οπές από τον ακροδέκτη της καθόδου, που αναφέρεται επίσης ως θετικός ακροδέκτης.

Το τερματικό της καθόδου είναι η πηγή των οπών και τα ηλεκτρόνια ξεκινούν το ταξίδι τους στο θετικό ή στο τερματικό της καθόδου και τελικά καταλαμβάνουν τη θέση του ηλεκτρονίου σε έναν ημιαγωγό τύπου n. Σε έναν ημιαγωγό τύπου n, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ωθούνται προς το θετικό τερματικό επειδή η ζώνη εξάντλησης στη διασταύρωση p-n εμποδίζει τη ροή των οπών.

Ποια είναι η σημασία της διόδου σύνδεσης P-N;

Η δίοδος σύνδεσης p-n είναι μακράν η πιο βασική συσκευή ημιαγωγών και ο σχεδιασμός της χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πολλών πρόσθετων συσκευών ημιαγωγών. Αυτή η δίοδος σύνδεσης p-n είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα ηλεκτρονικά εξαρτήματα μετά τις αντιστάσεις και τους πυκνωτές.

Αυτή η δίοδος διασταύρωσης είναι ο πιο κοινός τύπος διόδου ημιαγωγών. Χρησιμοποιείται συχνά για μια ποικιλία εφαρμογών διόρθωσης, συμπεριλαμβανομένων μεγάλων και μικρών ρευμάτων, καθώς και υψηλών και χαμηλών επιπέδων τάσης, και βρίσκεται σε ένα ευρύ φάσμα σχεδίων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων στις μέρες μας.

Το γεγονός ότι η διασταύρωση p-n επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει προς μία κατεύθυνση είναι πολύ χρήσιμο στη δημιουργία πολλών άλλων συσκευών. Καθώς το ρεύμα είναι μια ροή ηλεκτρονίων, επιτρέπεται να ταξιδεύει μόνο προς μία κατεύθυνση σε οποιαδήποτε συσκευή και δεν επιτρέπεται να ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση με τη βοήθεια μιας διασταύρωσης.

Συμπέρασμα

Οι συνδέσεις p-n αποτελούνται από υλικά ημιαγωγών τύπου n και τύπου p. Ο τύπος Ν έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση ηλεκτρονίων ενώ ο τύπος p έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση οπών. Οι διασταυρώσεις p-n είναι χρήσιμες στη σύνθεση πολλών συσκευών υψηλής τεχνολογίας όπου η ροή του ρεύματος πρέπει να περιοριστεί ή πρέπει να επιτρέπεται από μία μόνο κατεύθυνση. Στο παραπάνω άρθρο έχουμε εξηγήσει τα παραδείγματα της διασταύρωσης p-n καθώς και τη σημασία της διασταύρωσης p-n.