Τι είναι μια διασταύρωση p-n οπής ηλεκτρονίων
Οι ημιαγωγοί περιλαμβάνουν ουσίες με αντίσταση 10-5 έως 102 ohm x m. Όσον αφορά τις ηλεκτρικές τους ιδιότητες, καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ μετάλλων και μονωτών.
Η αντίσταση ενός ημιαγωγού επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες: εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία (η αντίσταση μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας), εξαρτάται από τον φωτισμό (η αντίσταση μειώνεται υπό την επίδραση του φωτός) κ.λπ.
Ανάλογα με τον τύπο των ακαθαρσιών στον ημιαγωγό, επικρατεί μία από τις αγωγιμότητες — ηλεκτρόνιο (τύπου n) ή οπή (τύπου p).
Το κύριο μέρος κάθε συσκευής ημιαγωγών (δίοδος, LED, τρανζίστορ, θυρίστορ κ.λπ.) είναι το λεγόμενο. Τρύπα-διασταύρωση ηλεκτρονίων P. Λαμβάνεται εάν ένα μέρος του κρυστάλλου έχει αγωγιμότητα τύπου n και το άλλο μέρος έχει αγωγιμότητα τύπου p. Και οι δύο περιοχές πρέπει να ληφθούν σε έναν μονολιθικό κρύσταλλο με το ίδιο πλέγμα.Δεν μπορεί να ληφθεί μια σύνδεση p-n με τη μηχανική σύνδεση δύο κρυστάλλων με διαφορετικούς τύπους αγωγιμότητας.
Οι κύριοι φορείς ρεύματος είναι οπές στην περιοχή p και ελεύθερα ηλεκτρόνια σε n-περιοχές — διαχέονται από τη μια περιοχή στην άλλη.Λόγω του ανασυνδυασμού (αμοιβαία εξουδετέρωση φορτίων) ηλεκτρονίων και οπών μεταξύ p και n, σχηματίζεται ένα στρώμα ημιαγωγών που έχει εξαντληθεί από φορείς ρεύματος (στρώμα αποκλεισμού).
Το πλεονάζον φορτίο δημιουργείται από αρνητικά ιόντα της περιοχής p και θετικά ιόντα της περιοχής n, και ολόκληρος ο όγκος του ημιαγωγού στο σύνολό του παραμένει ηλεκτρικά ουδέτερος. Ως αποτέλεσμα, στη διασταύρωση p-n, δημιουργείται ένα ηλεκτρικό πεδίο που κατευθύνεται από το επίπεδο n στην περιοχή p και εμποδίζει την περαιτέρω διάχυση οπών και ηλεκτρονίων.
Στη μετάβαση p-n, σχηματίζεται μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού, δηλαδή προκύπτει ένα λεγόμενο φράγμα δυναμικού. Η κατανομή δυναμικού στο μεταβατικό στρώμα εξαρτάται από την απόσταση. Το δυναμικό μηδέν συνήθως λαμβάνεται ως το δυναμικό στην περιοχή p ακριβώς κοντά σε μια διασταύρωση p-n όπου δεν υπάρχει φορτίο χώρου.
Μπορεί να φανεί ότι η διασταύρωση p-n έχει μια ανορθωτική ιδιότητα. Εάν ο αρνητικός πόλος μιας πηγής τάσης DC είναι συνδεδεμένος στην περιοχή p, τότε το φράγμα δυναμικού θα αυξηθεί με την τιμή της εφαρμοζόμενης τάσης και οι κύριοι φορείς ρεύματος δεν θα μπορούν να περάσουν από τη διασταύρωση p-n. Επειτα ανορθωτής ημιαγωγών θα υπάρχει πολύ υψηλή αντίσταση και το λεγόμενο αντίστροφο ρεύμα θα είναι πολύ μικρό.
Ωστόσο, εάν συνδέσουμε ένα θετικό στην περιοχή p και στην n-περιοχή Cc τον αρνητικό πόλο της πηγής, τότε το φράγμα δυναμικού θα μειωθεί και οι κύριοι φορείς ρεύματος θα μπορούν να περάσουν από τη διασταύρωση p-n. Στην αλυσίδα θα εμφανιστεί το λεγόμενο Ένα ρεύμα προς τα εμπρός που θα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η τάση της πηγής.
Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης της διόδου
Έτσι, μια οπή διαδρομής ηλεκτρονίων — μια διασταύρωση μεταξύ δύο περιοχών ημιαγωγών, η μία από τις οποίες έχει ηλεκτρική αγωγιμότητα τύπου n και η άλλη είναι τύπου p. Η διασταύρωση ηλεκτρονίου-οπής χρησιμεύει ως βάση για συσκευές ημιαγωγών. Στην περιοχή μετάβασης, σχηματίζεται ένα στρώμα φόρτισης χώρου, που εξαντλείται σε φορητές φόρτισης κινητών. Αυτό το στρώμα αντιπροσωπεύει ένα φράγμα δυναμικού για την πλειοψηφία και ένα πηγάδι δυναμικού για τους φορείς φορτίου μειοψηφίας.Η κύρια ιδιότητα της μετάβασης ηλεκτρονίου-οπής είναι η μονοπολική αγωγιμότητα.
Τα μη γραμμικά στοιχεία ημιαγωγών με μη ισορροπημένα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης χρησιμοποιούνται ευρέως για μετατροπή AC σε DC... Τέτοια στοιχεία με μονοκατευθυντική αγωγιμότητα ονομάζονται ανορθωτές ή ηλεκτρικές βαλβίδες.
Δείτε επίσης: Συσκευές ημιαγωγών — τύποι, επισκόπηση, χρήση