Diode tiếp giáp PN | Testo Việt Nam

Điốt tiếp giáp PN là dạng cơ bản nhất của linh kiện bán dẫn và công nghệ của nó là cơ sở của nhiều thiết bị bán dẫn khác.

Sau điện trở và tụ điện, một trong những linh phụ kiện điện tử được sử dụng thoáng rộng nhất là diode tiếp giáp PN .
Diode tiếp giáp PN là định dạng diode bán dẫn cơ bản. Nó được sử dụng cho nhiều dạng chỉnh lưu cho những mức dòng điện cả lớn và nhỏ, cũng như những mức điện áp cao và thấp, và linh phụ kiện bán dẫn này có nhiều tác dụng trong toàn bộ những cách phong cách thiết kế mạch điện tử .
Tiếp giáp PN có đặc tính rất có ích là những electron chỉ hoàn toàn có thể chạy theo một hướng. Vì dòng điện gồm có một dòng những electron, điều này có nghĩa là dòng điện chỉ được phép chạy theo một hướng xuyên qua cấu trúc, nhưng nó bị ngăn không cho chảy theo hướng khác qua đường giao nhau .

Điốt tiếp giáp PN có thể được lấy trong một số vật liệu bán dẫn – những điốt đầu tiên có xu hướng được làm từ gecmani, nhưng hầu hết chúng ngày nay là điốt silicon.

Diode đơn thuần về khái niệm cơ bản, được hình thành từ điểm nối của vật tư loại N và loại P, mặc dầu trên thực tiễn, việc sản xuất và kim chỉ nan hoạt động giải trí phức tạp hơn .

Ký hiệu mạch diode và cực tính

Giống như bất kể diode nào, diode tiếp giáp PN có hai liên kết hoặc điện cực. Điều này mang lại cho nó tên của nó : “ di – ” nghĩa là hai và “ – ode ” là sự rút ngắn điện cực .
Một điện cực của thiết bị bán dẫn được gọi là cực dương và điện cực kia được gọi là cực âm. Để dòng điện chạy qua điểm nối diode PN, nó phải được phân cực thuận. Trong những điều kiện kèm theo này, dòng điện thường thì chạy từ cực dương sang cực âm, nhưng không phải ngược lại .

Có thể thuận tiện xác lập cực tính của nhiều điốt có dây. “ Thanh ” trên ký hiệu mạch tương ứng với cực âm của diode và điều này thường được ghi lại bằng một đường trắng xung quanh chu vi của diode thực. Định hướng cho điốt SMD ít rõ ràng hơn và thường được xác lập do thực tiễn là điốt được chứa trong một gói tựa như như bóng bán dẫn có ba đầu cuối – chỉ có hai đầu được sử dụng cho điốt SMD, nhưng chúng chỉ hoàn toàn có thể được xu thế theo một hướng .
Khi một diode tiếp giáp PN được phân cực thuận, cực dương là dương với cực âm, và ngược lại, khi phân cực ngược, cực âm là cực dương so với cực dương .

Điều này có nghĩa là khi một diode được sử dụng trong một mạch giống như một bộ chỉnh lưu, thì cathode sẽ phân phối đầu ra tích cực – anode vẫn còn dương hơn như được hiển thị trong mạch bên dưới .

Mạch này cho thấy cách cực dương của điốt là cực dương so với cực âm và cực âm được liên kết với đầu ra là cực dương giống với dòng 0 vôn. Bằng cách này, những cực điện áp xung quanh mạch được duy trì .

Sự phát triển của diode tiếp giáp PN

Mối nối PN là một trong những cấu trúc quan trọng nhất trong ngành điện tử ngày này. Nó là nền tảng của hầu hết công nghệ tiên tiến bán dẫn ngày này và là thiết bị bán dẫn tiên phong được sử dụng .

Diode bán dẫn đầu tiên được sử dụng là máy dò không dây Cat’s Whisker được sử dụng trong các bộ không dây ban đầu. Nó bao gồm một dây dẫn được đặt trên một vật liệu có hiệu quả là chất bán dẫn. Điểm mà dây gặp chất bán dẫn sau đó hình thành một điểm nối PN nhỏ và điều này phát hiện ra các tín hiệu vô tuyến. Nó thực sự là một dạng của diode Schottky, nhưng vẫn là dạng đầu tiên của mối nối PN và thiết bị bán dẫn.

Diode tiếp giáp PN là dạng linh phụ kiện bán dẫn tiên phong được điều tra và nghiên cứu vào đầu những năm 1940 khi nghiên cứu và điều tra thực sự tiên phong được thực thi về công nghệ tiên tiến bán dẫn. Người ta nhận thấy rằng những điốt tiếp xúc điểm nhỏ hoàn toàn có thể chỉnh lưu 1 số ít tần số vi sóng được sử dụng trong những mạng lưới hệ thống radar thời kỳ đầu và hiệu quả là chúng sớm được sử dụng nhiều .
Ngày nay, đường giao nhau PN đã trải qua một quy trình tăng trưởng đáng kể. Nhiều loại diode đang được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Thêm vào đó, điểm nối PN là cơ sở của hầu hết công nghệ tiên tiến bán dẫn thời nay, nơi nó được sử dụng trong những bóng bán dẫn, FET và nhiều loại mạch tích hợp .
Mối nối PN được tìm thấy trong nhiều thiết bị bán dẫn thời nay gồm có điốt bán dẫn, bóng bán dẫn lưỡng cực, đường giao nhau FET, MOSFET, diac, thyristor và triac – nó tạo thành cơ sở của một lượng lớn công nghệ tiên tiến bán dẫn thời nay .

Tiếp giáp PN

Tiếp giáp PN thường được làm từ một mảnh bán dẫn có hai khu vực khác nhau : một khu vực được tạo thành loại P và khu vực còn lại là loại N .
Theo đó những khu vực khác nhau của chất bán dẫn có những đặc thù khác nhau. Chất bán dẫn loại N có thừa electron trong khi chất bán dẫn loại P có thừa lỗ trống .
Diode hoàn toàn có thể được coi là gồm có hai khu vực được đưa vào tiếp xúc mật thiết với nhau .
Khi điều này xảy ra, những lỗ sẽ khuếch tán vào vùng loại N và quy trình tương tự như xảy ra so với vật tư loại P .
Khi sự khuếch tán này xảy ra, dòng điện tích thiết lập một điện trường khởi đầu cản trở dòng điện tích tiếp theo và trong thời hạn ngắn và trạng thái cân đối đạt được và không có dòng điện tích nào nữa .
Nơi hai khu vực gặp nhau và ở trạng thái cân bằng không có lỗ trống hoặc electron tự do. Điều này có nghĩa là không có khoản phí nào có sẵn trong khu vực này. Trên thực tiễn, khu vực này đang hết sạch những chất mang điện, nó được gọi là khu vực hết sạch .

Vùng suy giảm rất mỏng mảnh – thường chỉ vài phần nghìn milimet – nhưng điều này đủ để ngăn dòng điện chạy theo cách thông thường. Tuy nhiên, người ta thấy rằng những hiệu ứng khác nhau được nhận thấy nhờ vào vào cách mà điện áp được đặt vào đường giao nhau .

• Dòng điện – Nếu điện áp được đặt vào sao cho khu vực loại P trở thành dương và loại N trở thành âm, các lỗ bị hút về phía điện áp âm và được hỗ trợ để nhảy qua lớp suy giảm.Tương tự như vậy các electron chuyển động về phía điện áp dương và nhảy lớp suy giảm. Mặc dù các lỗ trống và các electron đang chuyển động ngược chiều nhau, chúng mang các điện tích trái dấu và kết quả là chúng biểu diễn dòng điện chạy theo cùng một hướng.
• Không có dòng điện – Nếu điện áp được đặt vào điểm nối PN theo chiều ngược lại thì không có dòng điện nào chạy. Lý do cho điều này là các lỗ bị hút về phía điện thế âm được áp dụng cho vùng loại P.Tương tự như vậy, các electron bị hút về phía điện thế dương được áp dụng cho vùng loại N. Nói cách khác, các lỗ trống và các điện tử bị hút ra khỏi chính lớp tiếp giáp và vùng suy giảm chiều rộng tăng lên. Do đó không có dòng điện nào chạy qua đường giao nhau PN.

Đặc điểm mối nối PN

Trong khi điểm nối PN cung ứng một hành vi chỉnh lưu tuyệt vời, nó không phải là một diode tuyệt đối có điện trở vô hạn theo hướng ngược lại và điện trở bằng không theo hướng thuận. Để hoàn toàn có thể sử dụng mối nối PN, cần phải biết một chút ít về đặc thù và đặc thù của nó với phân cực thuận và nghịch .
Nhìn vào đồ thị đặc tính của tiếp giáp PN, hoàn toàn có thể thấy rằng theo chiều thuận ( phân cực thuận ) hoàn toàn có thể thấy rằng rất ít dòng điện chạy cho đến khi đạt đến một điện áp nhất định. Điều này đại diện thay mặt cho việc làm thiết yếu để được cho phép những chất mang điện vượt qua lớp hết sạch. Điện áp này đổi khác từ loại bán dẫn này sang loại bán dẫn khác. Đối với gecmani là khoảng chừng 0,2 hoặc 0,3 vôn và so với silic là khoảng chừng 0,6 vôn .
Có thể đo điện áp khoảng chừng 0,6 volt trên hầu hết những điốt dòng điện nhỏ khi chúng được phân cực thuận vì hầu hết những linh phụ kiện điện tử này là silicon. Một số nhỏ sẽ cho thấy điện áp thấp hơn và có năng lực là germanium. Điốt chỉnh lưu hiệu suất thường có điện áp lớn hơn trên chúng nhưng điều này một phần là do trong thực tiễn là có 1 số ít điện trở trong silicon, và một phần do thực tiễn là dòng điện cao hơn đang chảy và chúng hoạt động giải trí xa hơn trên đường cong .

Theo chiều ngược lại, một diode hoàn hảo sẽ không cho phép dòng điện chạy qua. Trong thực tế, một lượng nhỏ dòng điện chạy qua, mặc dù điều này có thể rất nhỏ và nằm trong vùng của amps pico hoặc microamps. Nó đã được phóng đại trên sơ đồ để có thể thấy được. Mặc dù thông thường nó rất thấp, nhưng hiệu suất của bất kỳ diode nào cũng sẽ suy giảm ở nhiệt độ cao hơn và người ta cũng phát hiện ra rằng germanium không tốt bằng silicon.

Dòng điện ngược này là hiệu quả của những gì được gọi là sóng mang thiểu số. Đây là một số lượng rất nhỏ những electron được tìm thấy trong vùng loại P hoặc những lỗ trống trong vùng loại N. Các chất bán dẫn bắt đầu có mức hạt tải điện thiểu số tương đối cao, nhưng lúc bấy giờ khi việc sản xuất vật tư bán dẫn đã tốt hơn rất nhiều, số lượng hạt tải điện thiểu số giảm đi nhiều cũng như mức độ dòng ngược .
Điểm nối diode PN cơ bản được sử dụng trong nhiều linh phụ kiện điện tử trong hàng loạt ngành công nghiệp điện tử thời nay : trong nhiều phong cách thiết kế mạch điện tử nói chung mới, phong cách thiết kế RF và nhiều nghành khác .
Ngay cả khi ở dạng cơ bản của nó như một diode, linh phụ kiện điện tử này được sử dụng với số lượng rất lớn, nhưng xa hơn nữa, điểm nối PN tạo thành nền tảng của hầu hết những bóng bán dẫn công nghệ cao thời nay, mạch tích hợp và những thiết bị bán dẫn khác. Nếu không có giao lộ PN, đời sống ngày này sẽ rất khác, và đồ điện tử sẽ là một cảnh rất khác .

Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Tử