Rozdíl mezi propojovací diodou P-N a Zenerovou diodou

Dioda je nejjednodušší polovodičový prvek, který má jedno připojení PN a dvě svorky. Je to pasivní prvek, protože proud protéká jedním směrem. Zenerova dioda naopak umožňuje protékání zpětného proudu.

Co je P-N Junction Diode?

V n-typu polovodičových elektronů jsou hlavní nosiče nabíjení, zatímco v polovodičovém typu p jsou hlavní nosiče otvory. Když jsou připojeny polovodiče typu p a typu n (což je v praxi realizováno mnohem komplikovanějším technologickým procesem než jednoduchou vazbou), protože koncentrace elektronů v typu n je mnohem větší než koncentrace v p- typu, existuje difúze elektronů a děr, jejichž cílem je vyrovnání koncentrace ve všech částech polovodičové struktury. Elektrony se tak začínají pohybovat od více koncentrovaných k místům s menší koncentrací, tj. Ve směru polovodiče typu n na typ p.

Podobně to platí pro díry, přecházející z polovodiče typu p na polovodič typu n. Na hranici sloučeniny dochází k rekombinaci, tj. Vyplňování otvorů elektrony. Takže kolem hranice sloučeniny se vytvoří vrstva, ve které došlo k opuštění elektronů a děr, a která je nyní částečně pozitivní a částečně negativní.

Jak kolem pole se vytváří záporná a pozitivní elektrifikace, vytváří se elektrické pole, které má směr od kladného k zápornému nabíjení. To znamená, že je vytvořeno pole, jehož směr je takový, že brání dalšímu pohybu elektronů nebo děr (směr elektronů pod vlivem pole je opačný ke směru pole).

Když se intenzita pole dostatečně zvýší, aby se zabránilo dalším pohybům elektronů a děr, rozptýlený pohyb přestane. Pak se říká, že uvnitř p-n křižovatky je vytvořena oblast prostorového náboje. Potenciální rozdíl mezi koncovými body této oblasti se nazývá potenciální bariéra.

Hlavní nosiče náboje na obou stranách křižovatky nemohou normálně projít (nepřítomnost cizího pole). V oblasti prostorového zatížení bylo zřízeno elektrické pole, které je nejsilnější na hranici křižovatky. Při pokojové teplotě (s obvyklou koncentrací přísady) je potenciální rozdíl této bariéry asi 0,2 V pro křemík nebo asi 0,6 V pro germaniové diody.

Co je Zenerova dioda?

Prostřednictvím nepropustného polarizovaného p-n připojení proudí malý zpětný proud s konstantním nasycením. Avšak v reálné diodě, když napětí neproniknutelné polarizace přesáhne určitou hodnotu, dojde k náhlému úniku proudu, takže proud nakonec prakticky vzroste bez dalšího zvýšení napětí.

Hodnota napětí, při kterém dojde k náhlému úniku proudu, se nazývá porucha nebo Zenerovo napětí. Fyzicky existují dvě příčiny, které vedou k rozpadu bariéry p-n. Ve velmi úzkých bariérách, které jsou produkovány velmi vysokým znečištěním polovodičů typu p a n, mohou být bariérou vedeny valenční elektrony. Tento jev je vysvětlen vlnovou povahou elektronu.

Členění tohoto typu se nazývá Zenerovo rozdělení, podle vědce, který to vysvětlil poprvé. U širších překážek mohou menšinové nosiče volně překračující bariéru získat dostatečnou rychlost při vysokých intenzitách pole, aby mohly překonat valenční vazby uvnitř bariéry. Tímto způsobem se vytvoří další páry děr elektronů, které přispívají ke zvýšení proudu.

Výkonová charakteristika Zenerovy diody pro oblast polarizace šířky pásma se neliší od charakteristik běžné polovodičové diody usměrňovače. V oblasti nepropustné polarizace mají penetrace Zenerovy diody obvykle nižší hodnoty než pronikající napětí běžných polovodičových diod a pracují pouze v oblasti nepropustné polarizace.

Jakmile dojde k přerušení spojení p-n, lze proud omezit na určitou přípustnou hodnotu pouze s vnějším odporem, jinak jsou diody zničeny. Během výrobního procesu mohou být kontrolovány hodnoty prostupujícího napětí Zenerovy diody. To umožňuje vyrábět diody s poruchovým napětím od několika voltů do několika stovek voltů.

Diody s poruchovým napětím nižším než 5V nemají jasně vyslovené poruchové napětí a mají záporný teplotní koeficient (nárůst teploty snižuje Zenerovo napětí). Diody s UZ> 5V mají kladný teplotní koeficient (nárůst teploty zvyšuje Zenerovo napětí). Zenerovy diody se používají jako stabilizátory a omezovače napětí.