Asas elektronik: PN Junctions - dummies

Dengan sendirinya, semikonduktor P-jenis (bercas positif) dan N-jenis (bercas negatif) hanya konduktor. Tetapi jika anda meletakkannya bersama-sama di litar elektronik, anda membuat persimpangan pn dan perkara yang menarik dan sangat berguna berlaku: Semasa boleh mengalir melalui persimpangan pn , tetapi hanya dalam satu arah.

Jika anda meletakkan voltan positif di bahagian p simpang dan voltan negatif di sebelah n, arus mengalir melalui persimpangan. Tetapi jika anda membalikkan voltan, meletakkan voltan negatif pada sisi p dan voltan positif pada sisi n, arus tidak mengalir.

Gambar pintu pagar pintu gerbang seperti pintu yang anda mesti lalui untuk masuk ke stadium besbol atau stesen keretapi bawah tanah: Anda boleh berjalan melalui pintu dalam satu arah tetapi bukan yang lain. Itulah intinya persimpangan p-n. Ia membolehkan arus mengalir satu cara tetapi bukan yang lain.

Untuk memahami mengapa persimpangan p-n membenarkan arus mengalir dalam satu arah sahaja, anda mesti terlebih dahulu memahami apa yang berlaku di sempadan antara bahan p-jenis dan bahan n-jenis. Oleh kerana caj bertentangan menarik, elektron tambahan pada sisi n-jenis persimpangan tertarik ke lubang pada sisi p-jenis. Jadi mereka mula melayang ke seberang.

Apabila elektron meninggalkan bahagian n-jenis untuk mengisi lubang di sisi p-jenis, lubang dibiarkan di sisi n-jenis di mana elektron itu. Oleh itu, seolah-olah tempat elektron dan tempat dagangan lubang. Batasan persimpangan p-nitu akan dihuni oleh pembelot: Elektron dan lubang telah menyeberangi sempadan dan kini berada di bahagian yang salah di simpang.

Rantau ini yang diduduki oleh elektron dan lubang-lubang yang telah melintasi dipanggil zon kekurangan . Kerana satu sisi zon penipisan mempunyai elektron (caj negatif) dan sisi lain mempunyai lubang (caj positif), terdapat satu voltan antara kedua-dua bahagian zon penipisan.

Voltan ini mempunyai kesan yang menarik kepada para pembelot: Ia memaksa mereka untuk berbalik dan pulang ke rumah. Dengan kata lain, lubang-lubang yang melompat ke sisi negatif simpang menarik elektron yang melompat ke sisi positif.

Bayangkan bagaimana ia menjadi elektron yang telah melompat ke sempadan dan ke sisi p-jenis persimpangan. Dikenakan secara negatif, anda tertarik untuk bergerak lebih jauh ke bahagian sisi oleh lubang cas positif yang anda lihat di hadapan anda.

Tetapi anda juga tertarik dengan lubang cas yang positif yang kini berada di belakang anda - lubang yang sama yang anda diniagakan dengan tempat sekarang menarik perhatian anda yang tidak menggalakkan anda untuk pergi lagi.

Tidak dapat membuat keputusan, anda memutuskan untuk tetap berada. Itulah yang berlaku kepada elektron dan lubang-lubang yang telah menyeberang ke seberang. Zon penipisan menjadi stabil - keadaan yang dipanggil keseimbangan .

Sekarang pertimbangkan apa yang berlaku apabila keseimbangan terganggu oleh voltan diletakkan di persimpangan p-n. Kesannya bergantung kepada arah mana voltan digunakan, seperti berikut:

• Jika anda menggunakan voltan positif ke sisi p-jenis dan voltan negatif ke sisi n-jenis, zon pengurangan ditolak dari kedua-dua belah pihak ke pusat, menjadikannya lebih kecil. Elektron di sebelah n-jenis persimpangan ditolak oleh voltan ke arah zon pengurangan dan akhirnya runtuh sepenuhnya. Apabila itu berlaku, persimpangan p-n menjadi konduktor, dan aliran semasa.

• Apabila voltan digunakan dalam arah sebaliknya, zon penarikan ditarik dari kedua-dua belah persimpangan, dan dengan demikian ia berkembang. Yang lebih besar ia mendapat, semakin banyak penebat persimpangan p-n menjadi. Oleh itu, apabila voltan digunakan dalam arah sebaliknya, arus tidak mengalir melalui persimpangan.