سرنوشت جریان در دیودهای نیمه هادی

سرنوشت-جریان-در-دیودهای-نیمه-هادی-دیجی-اسپارک

این دیود ها به نیمه هادی معروفند و به حالت جامد هستند، دیودها دستگاه های نسبتا ساده و دوپایه هستند. کارکرد اصلی آن ها این است که اجازه می دهند جریان فقط در یک جهت عبور کند. دستگاهی که این عمل را انجام می دهد یکسو کننده نامیده می شود.

اکثر دیود های نیمه هادی دیود اتصالی هستند. دیود اتصال شامل یک تک بلورکوچک از سیلیکون است که به گونه ای پیش بینی شده است که یک طرف یک نیمه هادی نوع   P و طرف دیگر نیمه هادی نوع   Nقرار دارد. خواص الکتریکی اتصال PN که در آن دو نوع مواد با یکدیگر برخورد دارند، به دیود این توانایی را می دهد که به عنوان یکسو کننده عمل کند. با حضور حفره دریک نیمه هادی نوع   Pو حضورالکترون آزاد درنیمه هادی نوع N ، هر دو ماده معمولا از نظر الکتریکی خنثی هستند – به این معنا که تعداد پروتون ها در یک ماده توسط همان تعداد الکترون در حالت تعادل قرار دارند. نزدیک محل اتصال PN ، هرچند که الکترون های آزاد از منطقه نوع N به همسایگی منطقه نوع P حرکت می کنند، جایی که آن ها با حفره ها ترکیب شده و تشکیل یون های منفی می دهند. حفره ها از منطقه نوع Pبه منطقه نوع N حرکت می کنند، جایی که آن ها با الکترون های آزاد ترکیب شده و یون های مثبت را تشکیل می دهند.

این اقدامات، مواد نوع P  را در نزدیکی اتصال بار منفی و مواد نوع P  را در نزدیکی اتصال بار مثبت قرار می دهند. توزیع مجدد بار الکتریکی یک مانع الکتریکی بوجود می آورد که با حرکت بیش از حد حاملان بار در سراسر محل اتصال، مخالفت می کند. هنگامی که یک ولتا‍‍ژ‍ در سراسر دیود اعمال می شود، منطقه نوع P  دارای ولتاژ بیشتری نسبت به منطقه نوع N می شود، در نتیجه مانع الکتریکی در سراسر محل اتصال کاهش می یابد.

استفاده از چنین ولتاژی در سراسر یک اتصال PN  را بایاس مستقیم می نامند. الکترون های آزاد از منطقه نوع N و حفره ها در ناحیه نوع P به سمت محل اتصال، جایی که آن ها به یکدیگر می رسند، کشیده می شوند.  بنابراین دیود یک جریان الکتریکی را هدایت می کند از آنجایی که این فرآیند به طور نامحدود ادامه خواهد یافت و الکترون ها به طور مستمر وارد یک سر دیود شده و از طرف دیگر خارج خواهند شد. استفاده از یک ولتاژ معکوس در سراسر یک اتصال PN را بایاس معکوس می نامند.

با بایاس معکوس،‌ مانع الکتریکی در محل اتصال مطرح می شود که از عبور همزمان الکترون آزاد از ناحیه N و حفره از ناحیه P را جلوگیری می کند. تحت این شرایط،‌ هیچ جریان باری وجود ندارد و دیود عمل نمی کند.دیود شاتکی از قرار دادن یک فلز در تماس با یک نیمه هادی نوع N بوجود می آید. طریقه انصال دراین روش به خصوص در مدارهایی با فرکانس بالا مانند مدارهای منطقی با سرعت بالا مفید است.این نوع از دیود خاصیت الکتریکی ای را برای مداری با یک خازن ایجاد می کند،‌ که به یک دستگاه اجازه  ذخیره بار الکتریکی را می دهد. در یک مدار کار خازن مقاومت در برابر افت ولتاژ می باشد. ارزش خازن توسط میزان بایاس معکوس اعمال شده به دیود کنترل می شود. دیودهای Varactor  در مدارهای تنظیم مفید هستند.

حال اگر بایاس معکوس با  ولتاژ بالا به یک دیود اعمال شود، چه اتفاقی خواهد افتاد؟

عایق الکتریکی تشکیل شده توسط اتصال PN ، خواهد شکست و دیود بطور ناگهانی یک جریان بزرگ را عبور می دهد. دیود زنر به گونه ای پیش بینی شده است که در یک ولتاژ معکوس نسبتا کم و خاص شروع به کار خواهد کرد. این ولتاژ را ولتاژ شکست دیود می گویند. دیودهای زنر در تنظیم ولتاژ در یک مدار و برای حفاظت مدار ها از ولتاژ بیش از حد مفید هستند.برخی از دیود ها برای تشخیص نور و یا تولید برق از نور استفاده می شوند. برای کسب اطلاعات از این دیود زیرنویس مربوط به سلول فتوالکترونیک را ببینید. لیزر نیمه هادی و دیود ساطع نور  (LED) دیودهایی هستند که به عنوان منابع نور استفاده می شوند.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *