Elektronica Basisgebruik: PN Junctions - dummies

zelf plaatst, zijn P-type (positief geladen) en N-type (negatief geladen) halfgeleiders slechts geleiders. Maar als je ze samenvoegt op een elektronisch circuit, maak je een pn-overgang en een interessant en zeer nuttig iets gebeurt: Stroom kan door de pn-overgang stromen, maar slechts in één richting.

Als u positieve spanning aan de p-zijde van de junctie en negatieve spanning aan de n-zijde plaatst, stroomt er stroom door de kruising. Maar als u de spanning omdraait, negatieve spanning op de p-zijde zet en een positieve spanning aan de n-kant, stroomt er geen stroom.

Stel een draaihek voor, zoals de poorten waar je doorheen moet om in een honkbalstadion of een metrostation te komen: je kunt door de poort lopen in de ene richting, maar niet in de andere. Dat is in wezen wat een p-n-knooppunt doet. Hiermee kan stroom op de ene manier stromen, maar niet op de andere.

Om te begrijpen waarom p-n-overgangen het mogelijk maken dat stroom in slechts één richting vloeit, moet u eerst begrijpen wat er precies gebeurt op de grens tussen het p-type materiaal en het n-type materiaal. Omdat tegengestelde ladingen aantrekken, worden de extra elektronen aan de n-type zijde van de overgang aangetrokken door de gaten aan de p-type zijde. Dus ze beginnen over te drijven naar de andere kant.

Wanneer een elektron de n-type kant verlaat om een ​​gat in de p-type kant te vullen, blijft er een gat over in de n-type kant waar het elektron was. Het is dus alsof het elektron en het hol wisselen. De grens van een p-n-overgang wordt bevolkt door overlopers: elektronen en gaten zijn de grens overgestoken en bevinden zich nu aan de verkeerde kant van de kruising.

Dit gebied dat wordt bezet door elektronen en gaten die zijn overgestoken, wordt de verarmingszone genoemd. Omdat de ene kant van de uitputtingzone elektronen heeft (negatieve ladingen) en de andere kant gaten (positieve ladingen) heeft, bestaat er een spanning tussen de twee randen van de uitputtingszone.

Deze spanning heeft een interessant effect op de overlopers: het nodigt hen uit om te keren en naar huis te komen. Met andere woorden, de gaten die naar de negatieve kant van de kruising zijn gesprongen, trekken de elektronen aan die naar de positieve kant zijn gesprongen.

Stel je voor hoe het is om een ​​elektron te zijn dat over de grens en in de p-type kant van de kruising is gesprongen. Omdat je negatief geladen bent, word je aangetrokken om je verder naar de p-kant te begeven door de positief geladen gaten die je voor je ziet.

Maar je voelt je ook aangetrokken door de positief geladen gaten die nu achter je liggen - precies hetzelfde gat waar je plaatsen verwisseld hebt, oefent nu een aantrekkingskracht uit die je ervan weerhoudt om verder te gaan.

Niet in staat om een ​​beslissing te nemen, u besluit gewoon te blijven zitten. Dat is precies wat er gebeurt met de elektronen en gaten die zijn overgestoken naar de andere kant. De uitputtingszone wordt stabiel - een toestand die evenwicht wordt genoemd.

Overweeg nu wat er gebeurt als het evenwicht wordt verstoord door een spanning die over de p-n-overgang wordt geplaatst. Het effect hangt af van de richting waarin de spanning wordt aangelegd, als volgt:

• Als u positieve spanning aan de p-type kant en negatieve spanning aan de n-type kant toepast, wordt de uitputtingszone van beide kanten naar het midden gedrukt, het kleiner maken. Elektronen in de n-type zijde van de junctie worden door de spanning naar de uitputtingszone gedrukt en uiteindelijk volledig ingeklapt. Wanneer dat gebeurt, wordt de pn-overgang een geleider en stroomt stroom.

• Wanneer de spanning in de omgekeerde richting wordt aangelegd, wordt de uitputtingszone aan beide zijden van de kruising getrokken en breidt deze zich uit. Hoe groter het wordt, des te meer isolator de p-n overgang wordt. Dus, wanneer spanning in de omgekeerde richting wordt aangelegd, vloeit er geen stroom door de junctie.