مفرق PN: الخصائص ، الدائرة ، 7 تطبيقات مهمة

 

محتويات

في هذه المقالة سوف نتعرف على الصمام الثنائي للوصل PN وخصائصه على النحو التالي:

• ما هو صمام تقاطع PN؟
• تعريف صمام تقاطع PN:
• مبدأ عمل الصمام الثنائي PN الوصلة
• خصائص صمام تقاطع PN
• دارة ورمز تقاطع PN الصمام الثنائي
• الدائرة المكافئة لصمام ثنائي التوصيل PN:
• التدفقات الحالية تقاطع PN
• العلاقة المثالية بين التيار والجهد
• خصائص مفرق PN
• مستويات الصمام الثنائي شبه فيرمي
• تطبيقات ديود تقاطع PN

ما هو صمام تقاطع PN؟

تعريف صمام تقاطع PN:

"الصمام الثنائي للتوصيل هو جهاز أشباه الموصلات ثنائي أو ثنائي القطب."

"يسمى الصمام الثنائي باسم الصمام الثنائي PN الوصلة إذا تم تشكيله من النوع P على جانب واحد والنوع N على الجانب الإضافي أو عكس الاتجاه. "

"يجب أن يكون الصمام الثنائي في حالة منحازة للأمام للسماح بتدفق التيار الكهربائي. من خلاله."

• إذا كان الجهد الموجب متصلاً بالمطاريف P ، فإن التيار يمر من المنطقة P إلى N حيث يساعد الجهد الإيجابي على عبور منطقة النضوب. عندما نستخدم ملف الجهد السلبي يتم تطبيقه على النوع p ، تزداد منطقة النضوب وتمنع تدفق التيار.

كيف يعمل الصمام الثنائي للوصل PN؟

مبدأ عمل الصمام الثنائي PN الوصلة:

في الصمام الثنائي للوصل PN ، سننظر في تقاطع pn بجهد انحياز أمامي مستخدم. يمكننا تحديد خصائص الجهد الحالي. يتم تقليل الحاجز المحتمل لتقاطع pn هذا عند تطبيق جهد انحياز أمامي عليه. سيسمح لـ e- and hole بالتسرب عبر منطقة الشحن الفضائي.

عندما تبدأ الثقوب بالمرور عبر المنطقة p في جميع أنحاء منطقة شحن الفضاء ، فإنها تحصل على حامل أقلية زائدة وهي الثقب وحامل الأقلية الإضافي من الانجراف وإعادة التركيب وعملية الانتشار.

وبالمثل ، عندما تبدأ الإلكترونات في المنطقة بالتدفق عبر منطقة الشحن الفضائي إلى P. فإنها تحصل على فائض من الإلكترونات الحاملة الأقلية.

عندما يتم استخدام جهاز أشباه الموصلات مع تقاطعات pn في مكبرات الصوت الخطية ، على سبيل المثال ، يتم تراكب علامات متغيرة بمرور الوقت على تيارات التيار المستمر والفولتية. إن الجهد الجيبي الصغير المطبق على جهد تيار مستمر مطبق عبر تقاطع pn سيبدأ تيار إشارة صغير.

تولد نسبة التيار إلى الجهد قبول إشارة صغيرة لتقاطع pn. يشمل قبول تقاطع pn المنحاز للأمام كلاً من معلمات التوصيل والسعة.

ما هو تيار تقاطع PN؟

عندما يتم تطبيق جهد متحيز للأمام على تقاطع pn ، يتم إنشاء تيار في الجهاز. هذا هو المعروف باسم تقاطع PN الحالي.

حدد العلاقة المثالية بين التيار والجهد:

تيار تقاطع PN المثالي:

يعتمد التيار المثالي عند تقاطع pn على المكونات المهمة للمبدأ الرابع المذكور في القسم السابق. إجمالي التيار عند التقاطع هو تجميع هذه الإلكترونات وتيارات الثقب ، التي تظل ثابتة خلال منطقة النضوب.

إن التدرجات من تركيزات الأقلية الحاملة تخلق تيارات انتشار ، ولأننا نعتبر أن المجال الكهربائي هو "0" عند حافة الشحنة الفضائية ، يمكننا تجاهل تيار الانجراف للأقلية في هذا النهج.

الدائرة المكافئة لصمام ثنائي التوصيل PN:

تُشتق الدائرة المكافئة للإشارة الصغيرة لوصل pn المنحاز للأمام من معادلة.

ص = ز_d+ ي_ωc_d

مطلوب لإضافة سعة الوصلة بالتوازي مع مقاومة الانتشار (r_d) والسعة الانتشار. العنصر الأخير للدائرة المكافئة هو سلسلة من المقاومة. تحتوي المنطقتان n و p المحايدان على أرقام 'C' من مقاومات pf ، لذلك يشتمل تقاطع pn الفعلي على مقاومة متسلسلة يتم تمثيل دائرة مكافئة كاملة في الشكل أعلاه.

• الجهد من خلال التقاطع الفعلي هو - الجهد الفعلي (Va) ، والجهد الكلي المطبق على الصمام الثنائي pn يتم تحديده بواسطة (Vapp) لذلك فإن التعبير عن الحالة المثالية على النحو التالي:

              الخامس_{التطبيق} = الخامس_a+ ع_s

الشكل أعلاه هو خصائص VI التي تكشف عن تأثير مقاومة السلسلة. هناك حاجة إلى جهد ، يمكن أن يكون أكبر بشكل عام ، للعثور على نفس القيمة الحالية بالضبط عند تضمين سلسلة من المناعة. في غالبية الثنائيات ، من المحتمل أن تكون مقاومة العرض ضئيلة.

في بعض أجهزة أشباه الموصلات مع تقاطعات pn ، لكن مقاومة السلسلة ستنتمي إلى بعض حلقات التغذية المرتدة.

تيار إعادة التركيب المنحاز العكسي:

إذا كان الصمام الثنائي للوصلة PN في انحياز عكسي ، فقد تم تعلم أنه تم مسح الثقوب والإلكترونات المتنقلة من قسم الشحن الفضائي. تفسر الإشارة السلبية معدل إعادة التركيب السلبي ؛ لذلك ، نحن في الواقع نولد أزواج ثقوب إلكترونية داخل منطقة شحنة الفضاء المنحازة عكسيًا.

إعادة تركيب الثقوب الزائدة والإلكترونات في الإجراء أثناء محاولة إعادة التوازن الحراري. بالنظر إلى أن تركيز الثقوب والإلكترونات هو في الأساس صفر في منطقة التحيز العكسي ، يتم إنشاء الثقوب والإلكترونات من خلال مستوى المصيدة ، والذي يحاول أيضًا إحياء التوازن الحراري.

نظرًا لتكوين الثقوب والإلكترونات ، يتم احتجازهم من منطقة الشحن الفضائي بواسطة المجال الكهربائي. تدفق الشحنة في الاتجاه الحالي للانحياز العكسي. يضاف تيار إنتاج التحيز العكسي هذا ، والذي ينتج أساسًا عن إنشاء ثقوب وإلكترونات في منطقة شحن الفضاء ، إلى تيار التشبع المثالي للتحيز العكسي.

تيار إعادة التركيب المنحاز للأمام:

بالنسبة لتقاطع PN المنحاز ، يتم إزالة الإلكترونات والثقوب في الغالب من منطقة الشحن الفضائي. في ظل التحيز الأمامي ، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر منطقة الشحن الفضائي ؛ خلال ذلك قد تكون بعض رسوم الناقل الإضافية في منطقة شحن الفضاء.

هناك احتمال معين بأن بعض هذه الإلكترونات والثقوب سوف تتحد أيضًا خلال تلك الفترة.

مستويات الصمام الثنائي شبه فيرمي

ما هي استخدامات PN junction، diode؟

التطبيقات الهامة للديود PN تقاطع:

التطبيقات الحاسمة لثنائيات الوصلات PN هي:

• يمكن استخدام الصمام الثنائي للوصل PN كثنائيات ضوئية.
• يمكن استخدام الصمام الثنائي للوصل PN كخلايا شمسية.
• يتم استخدام الصمام الثنائي الوصل PN المتحيز للأمام كمصباح LED.
• يستخدم الصمام الثنائي للوصل PN كمعدلات في جهاز التحكم في الجهد في المتغيرات.

لمعرفة المزيد عن الصمام الثنائي انقر هنا