Różnica między diodą złączową P-N a diodą Zenera

Dioda jest najprostszym elementem półprzewodnikowym, który ma jedno złącze PN i dwa zaciski. Jest to element pasywny, ponieważ prąd płynie w jednym kierunku. Przeciwnie, dioda Zenera umożliwia przepływ prądu wstecznego.

Co to jest dioda połączeniowa P-N?

W półprzewodnikach elektrony typu n są głównymi nośnikami ładunku, natomiast w półprzewodnikach typu p głównymi nośnikami są otwory. Gdy połączone są półprzewodniki typu p i typu n (co w praktyce jest realizowane przez znacznie bardziej skomplikowany proces technologiczny niż zwykłe sprzęganie), ponieważ stężenie elektronów w typie n jest znacznie większe niż w p- typu, dyfuzja elektronów i dziur ma na celu wyrównanie stężenia we wszystkich częściach struktury półprzewodnikowej. Zatem elektrony zaczynają przemieszczać się z bardziej skoncentrowanych do miejsc o mniejszej koncentracji, tj. W kierunku półprzewodnika typu n do półprzewodnika typu p.

Podobnie dotyczy to otworów przechodzących z półprzewodnika typu p na półprzewodnik typu n. Na granicy związku zachodzi rekombinacja, czyli wypełnianie dziur elektronami. Tak więc wokół granicy związku powstaje warstwa, w której nastąpiło porzucenie elektronów i dziur, która jest teraz częściowo dodatnia, a częściowo ujemna.

Jak wokół pola powstaje ujemna i dodatnia elektryfikacja, powstaje pole elektryczne, które ma kierunek od ładunku dodatniego do ujemnego. Oznacza to, że powstaje pole, którego kierunek przeciwstawia się dalszemu ruchowi elektronów lub dziur (kierunek elektronów pod wpływem pola jest przeciwny do kierunku pola).

Kiedy natężenie pola rośnie wystarczająco, aby zapobiec dalszemu ruchowi elektronów i otworów, ruch rozproszony ustaje. Następnie mówi się, że w obrębie złącza p-n powstaje przestrzenny obszar ładunku. Różnica potencjałów między punktami końcowymi tego obszaru nazywa się barierą potencjalną.

Główni przewoźnicy ładunku, po obu stronach skrzyżowania, nie są w stanie przejść w normalnych warunkach (brak obcego pola). W obszarze obciążenia przestrzennego ustanowiono pole elektryczne, które jest najsilniejsze na granicy węzła. W temperaturze pokojowej (przy zwykłym stężeniu dodatku) różnica potencjałów tej bariery wynosi około 0,2 V dla krzemu lub około 0,6 V dla diod germanowych.

Co to jest dioda Zenera?

Poprzez nieprzepuszczalne spolaryzowane połączenie p-n płynie mały prąd wsteczny o stałym nasyceniu. Jednak w rzeczywistej diodzie, gdy napięcie nieprzenikalnej polaryzacji przekracza pewną wartość, następuje nagły upływ prądu, tak że prąd ostatecznie wzrasta praktycznie bez dalszego wzrostu napięcia.

Wartość napięcia, w którym powstaje nagły upływ prądu, nazywa się napięciem przebicia lub napięciem Zenera. Istnieją fizycznie dwie przyczyny, które prowadzą do uszkodzenia bariery p-n. W bardzo wąskich barierach, które powstają w wyniku bardzo wysokiego zanieczyszczenia półprzewodników typu p i n, elektrony walencyjne mogą być tunelowane przez barierę. Zjawisko to tłumaczy się falową naturą elektronu.

Podział tego typu nazywa się załamaniem Zenera, według badacza, który pierwszy go wyjaśnił. W szerszych barierach mniejszościowi przewoźnicy swobodnie przekraczający barierę mogą uzyskać wystarczającą prędkość przy dużych natężeniach pola, aby zerwać wiązania walencyjne w obrębie bariery. W ten sposób powstają dodatkowe pary dziur elektronowych, które przyczyniają się do wzrostu prądu.

Charakterystyka napięcia i mocy diody Zenera dla obszaru polaryzacji pasma nie różni się od charakterystyk zwykłej diody półprzewodnikowej prostownika. W dziedzinie nieprzepuszczalnej polaryzacji penetracje diod Zenera mają zwykle niższe wartości niż napięcia penetrujące zwykłych diod półprzewodnikowych i działają tylko w polu nieprzepuszczalnej polaryzacji.

Gdy dojdzie do zerwania połączenia p-n, prąd można ograniczyć do pewnej dopuszczalnej wartości tylko zewnętrznym opornikiem, w przeciwnym razie diody zostaną zniszczone. Wartości napięcia penetrującego diody Zenera można kontrolować podczas procesu produkcyjnego. Umożliwia to wytwarzanie diod o napięciu przebicia od kilku woltów do kilkuset woltów.

Diody o napięciu przebicia mniejszym niż 5 V nie mają wyraźnie zaznaczonego napięcia przebicia i mają ujemny współczynnik temperaturowy (wzrost temperatury zmniejsza napięcie Zenera). Diody o UZ> 5 V mają dodatni współczynnik temperaturowy (wzrost temperatury zwiększa napięcie Zenera). Diody Zenera są używane jako stabilizatory i ograniczniki napięcia.

Różnica między diodą złączową P-N a diodą Zenera

1. Definicja diody złącza P-N i diody Zenera

Dioda jest elementem elektronicznym, który umożliwia przepływ prądu w jednym kierunku bez oporu (lub z bardzo małym oporem), podczas gdy w przeciwnym kierunku ma nieskończony (lub co najmniej bardzo wysoki) opór. Przeciwnie, diody Zenera umożliwiają odwrócony przepływ prądu po osiągnięciu napięcia Zenera.

2. Budowa diody złącza P-N i diody Zenera

Dioda złącza P-n składa się z dwóch warstw półprzewodnikowych (typ p - anoda i typ n - katoda). W przypadku diod Zenera stężenia zanieczyszczeń w półprzewodnikach muszą być dokładnie określone (zwykle znacznie wyższe niż w diodach p-n) w celu uzyskania pożądanego napięcia przebicia.

3. Zastosowanie diody połączeniowej P-N i diody Zenera

Pierwsze są używane jako prostowniki, falowniki, przełączniki, wzmacniacze napięcia. Diody Zenera są najczęściej stosowane jako stabilizatory napięcia.

Dioda złącza P-N vs. dioda Zenera

Podsumowanie diody złącza P-N i diody Zenera

• Diody przyłączeniowe P-n są zbudowane z dwóch (pół i n) warstw półprzewodnikowych, umożliwiając przepływ prądu tylko w jednym kierunku, dzięki czemu są stosowane jako prostowniki.
• Diody Zenera są specjalnie domieszkowane, zdolne do przesyłania prądu w obu kierunkach. Najczęściej stosowany jako stabilizator napięcia.