Elektronikk Grunnleggende: PN Junctions - dummies

I seg selv er P-type (positivt ladet) og halvledere av typen N-type (bare ladet) bare ledere. Men hvis du setter dem sammen på en elektronisk krets, oppretter du en pn kryss , og en interessant og veldig nyttig ting skjer: Strømmen kan strømme gjennom pn krysset , men bare i en retning.

Hvis du legger positiv spenning på p-siden av krysset og negativ spenning på siden, strømmer strømmen gjennom krysset. Men hvis du reverserer spenningen, setter negativ spenning på p-siden og positiv spenning på n-siden, strømmen flyter ikke.

Bilde en svingport som portene du må gå gjennom for å komme inn i en baseballstadion eller en t-banestasjon: Du kan gå gjennom porten i en retning, men ikke den andre. Det er egentlig hva en p-n krysset gjør. Det gjør det mulig for strømmen å flyte én vei, men ikke den andre.

For å forstå hvorfor p-n kryss kan tillate strømmen i bare én retning, må du først forstå hva som skjer rett ved grensen mellom p-typen og n-typen. Fordi motsatte ladninger tiltrekker seg, tiltrekkes de ekstra elektronene på n-typen av krysset til hullene på p-typen. Så begynner de å glide over til den andre siden.

Når et elektron forlater n-typen for å fylle et hull i p-typen, er et hull igjen på n-typen siden der elektronen var. Således er det som om elektronen og hullhandelen plasserer. Grensen til en p-n-kryssning slutter å bli befolket av defekter: Elektroner og hull har krysset grensen og er nå på feil side av krysset.

Denne regionen som er okkupert av elektroner og hull som har krysset over, kalles uttømmingssonen . Fordi den ene siden av uttømmingssonen har elektroner (negative ladninger) og den andre siden har hull (positive ladninger), eksisterer en spenning mellom de to kantene av uttømmingssonen.

Denne spenningen har en interessant effekt på defektorene: Den vinker dem til å snu seg og komme hjem. Med andre ord, hullene som har hoppet til den negative siden av krysset tiltrekker elektronene som har hoppet til den positive siden.

Forestill deg hvordan det er å være et elektron som har hoppet over grensen og inn i p-siden av krysset. Å være negativt ladet, er tiltrukket av å bevege deg videre inn i p-siden av de positivt ladede hullene du ser foran deg.

Men du er også tiltrukket av de positivt ladede hullene som ligger nå bak deg - det samme hullet du handlet steder med, utøver nå en trekk på deg som hindrer deg i å gå videre.

Klarte ikke å gjøre tankene dine, du bestemmer deg for å bare bli satt. Det er akkurat hva som skjer med elektroner og hull som har krysset over til den andre siden. Utarmingssonen blir stabil - en tilstand som kalles likevekt .

Nå vurderer hva som skjer når likevekten forstyrres av en spenning plassert over p-n-krysset. Effekten avhenger av hvilken retning spenningen påføres på følgende måte:

• Hvis du bruker positiv spenning på siden av p-typen og negativ spenning til n-type-siden, skyves deksjonssonen fra begge sider mot midten, gjør det mindre. Elektroner inn på n-type siden av krysset presses av spenningen mot uttømmingssonen og til slutt kollapser den helt. Når det skjer, blir p-n-krysset en leder, og strømmen strømmer.

• Når spenningen påføres i motsatt retning, trekkes uttakszonen fra begge sider av krysset, og dermed utvides den. Jo større det blir, jo mer en isolator blir p-n krysset. Når spenningen påføres i motsatt retning, strømmer strømmen ikke gjennom krysset.