Yarıiletken Cihazlar - Bağlantı Önyargısı
Yanlılık terimi, belirli çalışma koşullarını ayarlamak için DC voltajının uygulanmasını ifade eder. Veya bir PN bağlantısına harici bir enerji kaynağı uygulandığında, buna ön gerilim veya basitçe önyargı denir. Bu yöntem, bağlantının bariyer potansiyelini ya artırır ya da azaltır. Sonuç olarak, bariyer potansiyelinin azalması, mevcut taşıyıcıların tükenme bölgesine geri dönmesine neden olur. Aşağıdaki iki önyargı koşulu, PN bağlantılarına uygulanır.
Forward Biasing - Bariyer potansiyeline aynı polaritede bir harici voltaj eklenir, bu da tükenme bölgesinin genişliğinde bir artışa neden olur.
Reverse Biasing - Bir PN bağlantısı, harici voltaj eyleminin uygulanması akım taşıyıcılarının tükenme bölgesine girmesini önleyecek şekilde önyargılıdır.
İleriye Ağırlık Verme
Aşağıdaki şekil, harici voltaj uygulanmış ileri eğimli bir PN bağlantı diyotunu göstermektedir. Pilin artı kutbunun P malzemesine ve pilin eksi kutbunun N malzemeye bağlandığını görebilirsiniz.
Aşağıdaki gözlemler -
Bu ön gerilim voltajı, her bir P ve N tipi malzemenin çoğunluk akım taşıyıcılarını iter. Sonuç olarak, kavşakta çok sayıda delik ve elektron görünmeye başlar.
Bağlantı noktasının N tarafında, tükenme bölgesindeki pozitif iyonları nötralize etmek için elektronlar içeri girer.
P tarafı malzemesinde, elektronlar negatif iyonlardan sürüklenir ve bu da onların tekrar nötr hale gelmesine neden olur. Bu, öne doğru eğilmenin tükenme bölgesini ve dolayısıyla bariyer potansiyelini de daralttığı anlamına gelir. Bu, PN bağlantısı ileri doğru eğilimli olduğunda, sürekli bir akım akışına izin vereceği anlamına gelir.
Aşağıdaki şekil, ileri eğimli bir diyotun akım taşıyıcılarının akışını göstermektedir. Diyota bağlı harici bir voltaj kaynağı sayesinde sabit bir elektron kaynağı mevcuttur. Akımın akışı ve yönü diyagramda diyotun dışındaki büyük oklarla gösterilmiştir. Elektron akışı ve akım akışının aynı şeyi ifade ettiğine dikkat edin.
Aşağıdaki gözlemler -
Elektronların, negatif pil terminalinden N malzemesine bir tel boyunca aktığını varsayalım. Bu malzemeye girdikten sonra hemen kavşağa akarlar.
Benzer şekilde, diğer tarafta eşit sayıda elektron P tarafından çekilir ve pozitif pil terminaline geri döndürülür. Bu hareket, yeni delikler oluşturur ve bunların bağlantı noktasına doğru hareket etmesine neden olur.
Bu delikler ve elektronlar birleşim noktasına ulaştıklarında birleşirler ve etkili bir şekilde kaybolurlar. Sonuç olarak, diyotun dış uçlarında yeni delikler ve elektronlar ortaya çıkar. Bu çoğunluk taşıyıcıları sürekli olarak oluşturulur. Bu eylem, harici voltaj kaynağı uygulandığı sürece devam eder.
Diyot ileri eğilimli olduğunda, elektronların diyotun tüm yapısı boyunca aktığı fark edilebilir. Bu, N tipi malzemede yaygındır, oysa P malzemesinde delikler hareketli akım taşıyıcılarıdır. Bir yöndeki delik hareketinin ters yöndeki elektron hareketiyle başlaması gerektiğine dikkat edin. Bu nedenle, toplam akım akışı, bir diyot içinden geçen deliklerin ve elektronların eklenmesidir.
Ters Ağırlıklandırma
Aşağıdaki şekil, harici voltaj uygulanmış ters taraflı PN bağlantı diyotunu göstermektedir. Pilin artı kutbunun N malzemeye ve pilin eksi kutbunun P malzemesine bağlı olduğunu görebilirsiniz. Böyle bir düzenlemede, pil polaritesinin, farklı yüklerin çekilmesi için diyotun malzeme polaritesine karşı çıkması gerektiğine dikkat edin. Bu nedenle, her malzemenin çoğunluk yük taşıyıcıları bağlantı noktasından uzağa sürüklenir. Ters önyargı, diyotun iletken olmamasına neden olur.
Aşağıdaki şekil, çoğunluk akım taşıyıcılarının ters eğimli bir diyot içindeki düzenini göstermektedir.
Aşağıdaki gözlemler -
N malzemesinin devre hareketi nedeniyle elektronları, pozitif pil terminaline doğru çekilir.
Diyotu hareket ettiren veya ayıran her elektron, yerinde pozitif bir iyonun ortaya çıkmasına neden olur. Sonuç olarak, bu, bağlantının N tarafındaki tükenme bölgesinin genişliğinde eşdeğer bir artışa neden olur.
Diyotun P tarafı, N tarafı ile benzer bir etkiye sahiptir. Bu işlemde, bir takım elektronlar negatif batarya terminalini terk eder ve P tipi malzemeye girer.
Bu elektronlar daha sonra hemen içeri girer ve birkaç deliği doldurur. Kaplanan her delik daha sonra negatif bir iyon haline gelir. Bu iyonlar daha sonra negatif pil terminali tarafından itilir ve bağlantı noktasına doğru sürülür. Bundan dolayı, bağlantının P tarafındaki tükenme bölgesinin genişliğinde artış vardır.
Tükenme bölgesinin toplam genişliği, doğrudan ters yönlü bir diyotun harici bir voltaj kaynağına bağlıdır. Bu durumda diyot, geniş tükenme bölgesi boyunca akım akışını verimli bir şekilde destekleyemez. Sonuç olarak, potansiyel yük bağlantı boyunca gelişmeye başlar ve bariyer potansiyeli harici ön gerilim voltajına eşit olana kadar artar. Bundan sonra diyot, iletken olmayan gibi davranır.