Hvordan fungerer en halvlederdiode?

Hvordan en halvlederdiode fungerer:

En halvlederdiode er en to-terminal elektronisk komponent, der tillader strøm at strømme i en retning (fremad bias), men blokerer den i den modsatte retning (omvendt bias). Denne opførsel opnås gennem de specielle egenskaber ved halvledere.

Her er sammenbruddet:

1. halvledermaterialet: Dioder er lavet af halvledermaterialer som silicium eller germanium. Disse materialer har en ledningsevne mellem en leder (som kobber) og en isolator (som gummi). Deres specielle egenskaber ligger i deres evne til at fungere som både ledere og isolatorer afhængigt af forholdene.

2. P-type og N-type halvledere: Halvledermaterialet er doteret med urenheder for at skabe to typer:

* p-type: Dopet med trivalente elementer (som bor), der skaber "huller" (fravær af elektroner).

* n-type: Dopet med pentavalente elementer (som fosfor), der skaber ekstra frie elektroner.

3. PN -krydset: Når en P-type og N-type halvleder er sammenføjet, danner de et pn-kryds . Ved dette kryds diffunderer elektroner fra N-type materialet over for at fylde hullerne i P-typematerialet. Dette efterlader en udtømningsregion uden frie ladningsbærere, der fungerer som en barriere.

4. fremadrettet bias: Når der påføres en positiv spænding på P-typematerialet og en negativ spænding til N-typematerialet (fremad bias), reducerer det udtømningsregionens bredde. Elektroner fra N-typen kan nu let flyde over krydset mod hullerne i P-typematerialet. Dette gør det muligt for strøm at strømme gennem dioden.

5. omvendt bias: Når der påføres en negativ spænding på P-typematerialet og en positiv spænding til N-typematerialet (omvendt bias), udvides udtømningsregionen, hvilket effektivt blokerer for strømstrømmen. Kun en lille lækstrøm kan strømme gennem dioden.

6. Diodeegenskaber: En typisk diodekarakteristisk kurve viser forholdet mellem den påførte spænding på tværs af dioden og strømmen, der strømmer gennem den. Det udviser en kraftig stigning i strømmen, når den er forspændt og meget lav strøm, når den er omvendt.

nøgleanvendelser af dioder:

* Retning: Konvertering af vekslende strøm (AC) til jævnstrøm (DC).

* spændingsregulering: Beskyttelse af kredsløb mod overspænding.

* skifte: Kontrol af strømmen af ​​strøm i elektroniske kredsløb.

* detektion: Detekterer tilstedeværelsen eller fraværet af et signal.

* Beskyttelse: Beskyttelse af følsomme kredsløb mod skader.

Kort sagt opstår en halvlederdiodes evne til at udføre strøm i den ene retning og blokere den i de andre, der er fra PN -krydsets unikke egenskaber. Denne egenskab gør dioder væsentlige komponenter i adskillige elektroniske kredsløb, der spiller en vigtig rolle i signalbehandling, strømkonvertering og kredsløbsbeskyttelse.