จุดแยก p-n ของรูอิเล็กตรอนคืออะไร

สารกึ่งตัวนำประกอบด้วยสารที่มีความต้านทาน 10-5 ถึง 102 โอห์ม x ม. ในแง่ของคุณสมบัติทางไฟฟ้า สารกึ่งตัวนำจะอยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างโลหะและฉนวน

ความต้านทานของสารกึ่งตัวนำได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย: ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก (ความต้านทานลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น) ขึ้นอยู่กับแสง (ความต้านทานลดลงเมื่อได้รับอิทธิพลจากแสง) เป็นต้น

ขึ้นอยู่กับประเภทของสิ่งเจือปนในเซมิคอนดักเตอร์ หนึ่งในคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่เหนือกว่า — อิเล็กตรอน (n-type) หรือโฮล (p-type)

ส่วนหลักของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ (ไดโอด, LED, ทรานซิสเตอร์, ไทริสเตอร์ ฯลฯ ) เป็นสิ่งที่เรียกว่า P-จุดเชื่อมต่อรูอิเล็กตรอน จะได้มาถ้าส่วนหนึ่งของคริสตัลมีค่าการนำไฟฟ้าแบบ n และอีกส่วนมีค่าการนำไฟฟ้าแบบ p ต้องได้รับทั้งสองบริเวณในผลึกเสาหินเดียวที่มีโครงตาข่ายเดียวกัน ไม่สามารถรับ p-n-junction ได้โดยการต่อคริสตัลสองก้อนที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกัน

พาหะหลักในปัจจุบันคือรูใน p-region และอิเล็กตรอนอิสระใน n-region ซึ่งกระจายจากบริเวณหนึ่งไปยังอีกบริเวณหนึ่งเนื่องจากการรวมตัวกันอีกครั้ง (การทำให้ประจุเป็นกลางร่วมกัน) ของอิเล็กตรอนและรูระหว่าง p และ n จะเกิดชั้นเซมิคอนดักเตอร์ที่หมดสิ้นจากพาหะปัจจุบัน (ชั้นปิดกั้น)

ประจุส่วนเกินถูกสร้างขึ้นโดยไอออนลบของ p-region และไอออนบวกของ n-region และปริมาตรทั้งหมดของเซมิคอนดักเตอร์โดยรวมยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้า เป็นผลให้ที่จุดเชื่อมต่อ p-n สนามไฟฟ้าที่ส่งตรงจากระนาบ n ไปยังพื้นที่ p เกิดขึ้นและป้องกันการแพร่กระจายของโฮลและอิเล็กตรอนเพิ่มเติม

ใน p-n-transition จะเกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าขึ้น นั่นคือมีสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น การกระจายที่เป็นไปได้ในเลเยอร์การเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับระยะทาง ศักย์ไฟฟ้าศูนย์มักถูกมองว่าเป็นศักย์ไฟฟ้าในพื้นที่ p ใกล้กับทางแยก p-n ซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้า

แสดงให้เห็นว่าจุดเชื่อมต่อ p-n มีคุณสมบัติการแก้ไข หากขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเชื่อมต่อกับบริเวณ p อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นตามค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ และพาหะกระแสหลักจะไม่สามารถผ่านทางแยก p-n ได้ แล้ว วงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์ จะมีความต้านทานสูงมาก และเรียกว่า กระแสย้อนกลับจะมีค่าน้อยมาก

อย่างไรก็ตามหากเราแนบขั้วบวกเข้ากับภูมิภาค p และขั้วลบของแหล่งที่มาไปยังภูมิภาค n Cc สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นจะลดลงและพาหะนำกระแสหลักจะสามารถผ่านทางแยก p-n ได้ ในห่วงโซ่จะปรากฏสิ่งที่เรียกว่า กระแสไปข้างหน้าที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายเพิ่มขึ้น

ลักษณะกระแส-แรงดันของไดโอด

ดังนั้น รูทางเดินของอิเล็กตรอน — จุดเชื่อมต่อระหว่างสองบริเวณของเซมิคอนดักเตอร์ อันหนึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าแบบ n และอีกอันคือแบบ p ทางแยกของรูอิเล็กตรอนทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ในพื้นที่เปลี่ยนผ่าน จะเกิดชั้นประจุอวกาศขึ้น ซึ่งหมดลงในพาหะประจุมือถือ ชั้นนี้แสดงถึงอุปสรรคที่เป็นไปได้สำหรับคนส่วนใหญ่และเป็นหลุมที่มีศักยภาพสำหรับพาหะของชนกลุ่มน้อยคุณสมบัติหลักของการเปลี่ยนผ่านของรูอิเล็กตรอนคือการนำไฟฟ้าแบบขั้วเดียว

มีการใช้ส่วนประกอบของเซมิคอนดักเตอร์แบบไม่เชิงเส้นที่มีลักษณะกระแส-แรงดันไม่สมดุลกันอย่างกว้างขวาง เพื่อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง... องค์ประกอบดังกล่าวที่มีค่าการนำไฟฟ้าแบบทิศทางเดียวเรียกว่าวงจรเรียงกระแสหรือวาล์วไฟฟ้า

ดูสิ่งนี้ด้วย: อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ — ประเภท ภาพรวม การใช้งาน