Elektronik Basics: P-N Junctions

Selbst, P-Typ (positiv geladen) und N-Typ (negativ geladen) Halbleiter sind gerade Leiter. Aber wenn man sie zusammen auf eine elektronische Schaltung, die Sie erstellen ein p-n-Übergang und eine interessante und sehr nützliche Sache passiert: Der Strom kann durch die Strömungs p-n-Übergang, aber nur in einer Richtung.

Wenn man eine positive Spannung an der p-Seite des Übergangs und negative Spannung auf der Seite n ausgedrückt, fließt Strom durch den Übergang. Aber wenn man die Spannung umzukehren, setzen negative Spannung an der p-Seite und die positive Spannung an der n-Seite, fließt kein Strom.

Bild ein Drehkreuz Tor wie die Tore Sie durchlaufen muss, in einem Baseball-Stadion zu erhalten oder eine U-Bahn-Station: Sie können zu Fuß durch das Tor in eine Richtung, aber nicht die anderen. Das ist im Wesentlichen, was ein pn-Übergang macht. Es erlaubt Strom einen Weg zu fließen, aber nicht die anderen.

Um zu verstehen, warum p-n-Übergänge Strom erlauben nur in eine Richtung fließen kann, müssen Sie zuerst verstehen, was direkt an der Grenze geschieht zwischen dem p-Typ-Material und der n-Typ-Material. Weil entgegengesetzte Ladungen anziehen, werden die zusätzlichen Elektronen auf der n-Typ-Seite des Übergangs sind die Löcher an der p-Seite angezogen. So starten sie auf die andere Seite zu driften.

Wenn ein Elektron die n-Typ-Seite hinterlässt ein Loch in der p-Typ-Seite zu füllen, wird ein Loch in der n-Typ-Seite nach links, wo das Elektron ist. So, es ist, als ob das Elektron und das Loch Plätze tauschen. Die Grenze einer p-n-Übergang endet von Überläufern bevölkert werden: Elektronen und Löcher, die Grenze überschritten haben und nun auf der falschen Seite des Übergangs.

Diese Region, die von Elektronen und Löchern besetzt ist, die über überschritten haben wird die gerufene Verarmungszone. Weil die eine Seite der Verarmungszone Elektronen (negative Ladungen) hat und die andere Seite hat Löcher (positive Ladungen), besteht eine Spannung zwischen den beiden Rändern der Verarmungszone.

Diese Spannung hat eine interessante Wirkung auf die Abtrünnigen: Es winkt ihnen zu Hause herum zu drehen und kommen. In anderen Worten sind die Löcher, die auf die negative Seite des Übergangs gesprungen ziehen die Elektronen, die auf die positive Seite gesprungen sind.

Stellen Sie sich vor, was es ist, ein Elektron zu sein, die über die Grenze und in die p-Typ-Seite des Übergangs gesprungen ist. negativ geladen wird, sind Sie angezogen weiter in die p-Seite von den positiv geladenen Löcher, die Sie vor Ihnen sehen zu bewegen.

Aber Sie sind auch von den positiv geladenen Löcher angezogen, die nun hinter Ihnen liegen - das gleiche Loch Sie die Plätze getauscht mit übt nun einen Zug auf Sie, die Sie aus es weiter gehen schreckt.

Können Sie Ihren Verstand zu bilden, entscheiden Sie gerade gestellt bleiben. Das ist genau das, was mit den Elektronen und Löcher geschieht, die auf der anderen Seite haben gekreuzt. Die Verarmungszone stabil wird - ein Zustand, der genannt wird Gleichgewicht.

Betrachten wir nun, was geschieht, wenn das Gleichgewicht durch eine Spannung über dem p-n-Übergang angeordnet gestört wird. Die Wirkung hängt von der Richtung der Spannung angelegt wird, wie folgt:

  • Wenn Sie positive Spannung an die p-Typ-Seite und negative Spannung an die n-Typ-Seite gelten, wird die Verarmungszone von beiden Seiten zur Mitte hin geschoben wird, sie kleiner zu machen. Elektronen in die n-Typ-Seite des Übergangs werden durch die Spannung in Richtung der Verarmungszone geschoben und schließlich vollständig kollabieren. Wenn das geschieht, wird der p-n-Übergang einen Leiter, und Strom fließt.

  • Wenn die Spannung in der Rückwärtsrichtung angelegt wird, wird die Verarmungszone von beiden Seiten der Verbindungsstelle gezogen wird, und somit dehnt sich. Je größer es wird, desto mehr eines Isolators der p-n-Übergang wird. Somit wird, wenn Spannung in der Rückwärtsrichtung angelegt wird, wird kein Strom durch den Übergang fließen.

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