Una ensambladura del p-n del es formada combinando el P-tipo y el N-tipo semiconductores del junto en contacto muy cercano. Son normalmente manufacturados de un solo cristal con diversas concentraciones de dopante difundidas a través de él. Crear un semiconductor a partir de dos pedazos separados de material introduce un límite de grano entre ellos cuál inhibiría seriamente su utilidad dispersando los electrones y los agujeros. La ensambladura término refiere a la región donde las dos regiones del semiconductor se encuentran. Puede ser pensado en como la región fronteriza entre el P-tipo y el N-tipo bloques según las indicaciones del diagrama siguiente:
La ensambladura del p-n posee algunas características interesantes que tengan usos útiles en electrónica moderna. el semiconductor P-dopado es relativamente el conductor. Igual es verdad del semiconductor N-dopado, pero la ensambladura entre él es un no conductor. Esta capa no conductora, llamada la zona del agotamiento, ocurre porque las ondas portadoras eléctricas en el n-tipo dopado y el p-tipo silicio (electrones y agujeros de, respectivamente) atraen y se eliminan en una recombinación llamada de proceso . Manipulando esta capa nonconductive, las ensambladuras del p-n son de uso general como interruptores eléctricos de los diodos que permitan un flujo de la electricidad en una dirección pero no en la otra (enfrente de) dirección. Esta característica se explica en términos de polariza y los efectos del reverso-diagonal hacia adelante del, donde el diagonal término refiere a un uso del voltaje eléctrico a la ensambladura del p-n.
Un tipo común del transistor, el transistor de ensambladura bipolar, consiste en dos ensambladuras del p-n en serie, por ejemplo en el n-p-n de la forma; ninguna corriente puede atravesarlo a menos que un pequeño voltaje separado se aplique a la capa media. El tipo más común de la célula solar es básicamente una ensambladura grande del p-n; los pares libres del portador creados por energía ligera son separados por la ensambladura y contribuyen a la corriente.
La invención de la ensambladura del p-n se atribuye generalmente al Russell Ohl, laboratorios de Bell.
Equilibrio (diagonal cero)
En una ensambladura del p-n, sin un voltaje aplicado externo, se alcanza una condición del equilibrio en la cual una diferencia potencial se forma a través de la ensambladura. Esta diferencia potencial se llama el .En una ensambladura del PN del equilibrio, los electrones cerca del interfaz del PN tienden a difundir en la región de p. Mientras que los electrones difunden, salen positivamente - de los iones cargados (donantes ) en la región de n. Agujerea semejantemente cerca del interfaz del PN comienzan a difundir en el n-tipo región que deja los iones fijos (aceptadores ) con la carga negativa. Las regiones cerca los interfaces del PN pierden su neutralidad y se cargan, formando la región de carga de espacio o la capa de agotamiento (véase el calcular A ).
El campo eléctrico creado por la región de carga de espacio se opone al proceso de difusión para los electrones y los agujeros. Hay dos fenómenos concurrentes: el proceso de difusión que tiende a generar más carga de espacio, y el campo eléctrico generaron por la carga de espacio que tiende a contrariar la difusión. El perfil de la concentración de portador en el equilibrio se demuestra en la figura A con las líneas azules y rojas. También se demuestran los dos fenómenos de equilibrio que establecen equilibrio.
La región de carga de espacio es una zona con una carga neta proporcionada por los iones fijos (donantes o aceptadores ) que han sido dejados destapado por la difusión del portador de mayoría . Cuando se alcanza el equilibrio, la densidad de carga es aproximada por la función de paso exhibida. De hecho, la región se agota totalmente de los portadores de mayoría (que salen de una densidad de carga igual al nivel de doping neto), y el borde entre la región de carga de espacio y la región neutral es absolutamente agudo (véase el calcular B ). La región de carga de espacio tiene la misma carga en ambos lados de los interfaces del PN, así extiende más lejos en el lado menos dopado (el lado de n en las figuras A y B).
Polarizar hacia adelante
Polarizar hacia adelante ocurre cuando el P-tipo material del del semiconductor de está conectado con el terminal positivo del de una batería y el N-tipo material del del semiconductor de está conectado con el terminal negativo del, como se muestra abajo.
Con una batería conectada esta manera, los agujeros en el P-tipo región y los electrones en el N-tipo región se empujan hacia la ensambladura. Esto reduce la anchura de la zona del agotamiento. La carga positiva se aplicó al P-tipo material rechaza los agujeros, mientras que la carga negativa aplicada al N-tipo material rechaza los electrones. Como los electrones y los agujeros se empujan hacia la ensambladura, la distancia entre ellos las disminuciones. Esto baja la barrera en el potencial . Con el aumento de polarizar el voltaje hacia adelante, la zona del agotamiento hace eventual delgadamente bastante que el campo eléctrico de la zona no puede contrariar el movimiento del portador de carga de la mayoría (la física) a través de la ensambladura del p-n, por lo tanto reduciendo resistencia eléctrica. Los electrones (o los agujeros) que cruzan la ensambladura del p-n en el P-tipo material (o en el N-tipo material para los agujeros) difundirán en la región cercano-neutral. Por lo tanto, la cantidad de difusión de la minoría en las zonas cercano-neutrales determina la cantidad de corriente que puede atravesar el diodo.
Los electrones atraviesan el circuito del terminal negativo de la batería al terminal positivo de la batería. Se emiten en el terminal negativo de la batería, después se mueven a través del alambre de la conexión en el N-tipo material en qué punto mueven hacia la ensambladura del p-n. Cuando la barrera eléctrica de la ensambladura del p-n no más mantiene electrones contenidos en el N-tipo material (porque la zona fina del agotamiento produce poca resistencia eléctrica contra el flujo de electrones), los electrones cruzan la ensambladura del p-n que se traslada al P-tipo material. Una vez en el P-tipo material, los electrones, estando termal liberan (de la vinculación, es decir móvil) se moverán con el resto del P-tipo material y de nuevo al terminal positivo de la batería. Observar que el electrón no salta a partir de un agujero al siguiente en el p-tipo material, eso exigiría una recombinación del electrón-agujero que inmoviliza el agujero y el electrón. En lugar, los electrones se mueven libremente a través del P-tipo material sin la necesidad saltar en (es decir recombinar con) los agujeros. Este proceso ocurre para todos los electrones que llegan el N-tipo material, así permitiendo que una corriente eléctrica atraviese la trayectoria del circuito que incluye la ensambladura del p-n.
La ecuación de diodo de Shockley modela las características operacionales del polarizar hacia adelante de una ensambladura del p-n fuera de la región de la avalancha (el conducir forward-biased).
¡Reverso-diagonal
Conectando el P-tipo región del de con el terminal negativo del de la batería y el N-tipo región del de con el terminal positivo del, produce el efecto del reverso-diagonal. Las conexiones se ilustran en el diagrama siguiente:
Porque el P-tipo material ahora está conectado con el terminal negativo de la fuente de alimentación, el “ agujerea ” en el P-tipo material se tira lejos de la ensambladura, haciendo la anchura de la zona del agotamiento aumentar. Semejantemente, porque el N-tipo región está conectado con el terminal positivo, los electrones también serán tirados lejos de la ensambladura. Por lo tanto la región de agotamiento ensancha, y hace tan cada vez más con el aumento de voltaje del reverso-diagonal. Esto aumenta la barrera del voltaje que causa una alta resistencia al flujo de ondas portadoras que permiten así que la corriente eléctrica mínima cruce la ensambladura del p-n.
La fuerza del campo eléctrico de la zona del agotamiento aumenta mientras que el voltaje del reverso-diagonal aumenta. Una vez que la intensidad de campo eléctrico aumenta más allá de un nivel crítico, la zona del agotamiento de la ensambladura del p-n se rompe-abajo y la corriente comienza a fluir, generalmente por el Zener o los procesos de la avería de avalancha . Ambos procesos de la avería son no destructivos y son reversibles, siempre y cuando la cantidad de fluir de la corriente no alcanza los niveles que hacen el material del semiconductor recalentar y causar daño termal.
Resumen
El polarizar hacia adelante y las características del reverso-diagonal de la ensambladura del p-n implican que puede ser utilizada como diodo . Un diodo de ensambladura del p-n permite que las cargas eléctricas fluyan en una dirección, pero no en la dirección opuesta; las cargas negativas (electrones) pueden atravesar fácilmente la ensambladura de n a p pero no a p a n y al revés son verdades para los agujeros. Cuando la ensambladura del p-n es forward-biased, la carga eléctrica fluye libremente debido a la resistencia reducida de la ensambladura del p-n. Cuando la ensambladura del p-n es reverse-biased, sin embargo, la barrera de ensambladura (y por lo tanto la resistencia) llega a ser mayores y el flujo de la carga es mínimo….
Ensambladuras Non-rectifying
En los diagramas antedichos, el contacto entre los alambres de metal y el material del semiconductor también crea las ensambladuras del metal-semiconductor llamadas los diodos de Schottky en una situación ideal simplificada que nunca funcionaría un diodo de semiconductor, puesto que sería compuesto de varios diodos conectados back-to-front en serie. Pero en la práctica, las impurezas superficiales dentro de la parte del semiconductor que toca los terminales del metal reducirán grandemente la anchura de esas capas de agotamiento hasta tal punto que las ensambladuras del metal-semiconductor no actúan como diodos. Este " Quot Nonrectifying de las ensambladuras ; comportarse como contactos óhmicos sin importar polaridad aplicada del voltaje.| Random links: | Mistagogo | Cola de Barr | Naranja de bergamota | Stewart Cink | Gran isla del pato, Maine |