Razlika med P-N Junction Diode in Zener Diode

Dioda je najpreprostejši polprevodniški element, ki ima en PN-priključek in dva spona. Je pasivni element, ker tok teče v eno smer. Zener dioda, nasprotno, omogoča pretok povratnega toka.

Kaj je P-N Junction Diode?

V polprevodniškem polnu so elektroni glavni nosilci polnjenja, medtem ko so v polprevodniku p tipa glavni nosilci luknje. Ko sta polprevodnika p-tipa in n-tipa povezana (kar se v praksi realizira s precej bolj zapletenim tehnološkim postopkom kot preprosta sklopka), saj je koncentracija elektronov v n-tipu veliko večja od koncentracije v p- tipa, obstaja difuzija elektronov in lukenj, katere cilj je izenačiti koncentracijo v vseh delih strukture polprevodnikov. Tako se elektroni začnejo premikati iz bolj koncentriranih v kraje z manj koncentracije, to je v smeri n-tipa do polprevodnika p-tipa.

Podobno velja za luknje, ki se premikajo iz p-tipa v polprevodnik n-tipa. Na meji spojine pride do rekombinacije, to je polnjenja lukenj z elektroni. Tako se okoli meje spojine oblikuje plast, v kateri je prišlo do opuščanja elektronov in lukenj, ki je zdaj deloma pozitiven in deloma negativen.

Ko se okoli polja oblikuje negativna in pozitivna elektrifikacija, se vzpostavi električno polje, ki ima smer od pozitivnega do negativnega polnjenja. To pomeni, da se vzpostavi polje, katerega smer je takšna, da nasprotuje nadaljnjemu gibanju elektronov ali lukenj (smer elektronov pod vplivom polja je nasprotna smeri polja).

Ko se intenzivnost polja dovolj poveča, da prepreči nadaljnje gibanje elektronov in lukenj, difuzno gibanje preneha. Potem se reče, da se znotraj p-n stičišča oblikuje območje prostorskega naboja. Potencialna razlika med končnimi točkami tega območja se imenuje potencialna ovira.

Glavni nosilci naboja na obeh straneh križišča v normalnih pogojih (odsotnost tujega polja) ne morejo. V območju prostorske obremenitve, ki je najmočnejše na meji stičišča, je bilo vzpostavljeno električno polje. Pri sobni temperaturi (ob običajni koncentraciji dodatka) je potencialna razlika te pregrade približno 0,2 V za silicij ali približno 0,6 V za germanijeve diode.

Kaj je Zener dioda?

Skozi neprepustno polarizirano p-n povezavo teče majhen povratni tok konstantne nasičenosti. Vendar v resnični diodi, ko napetost nepropustne polarizacije presega določeno vrednost, pride do nenadnega uhajanja toka, tako da se tok sčasoma praktično poveča brez nadaljnjega povečanja napetosti.

Vrednost napetosti, pri kateri pride do nenadnega uhajanja toka, se imenuje zlom ali Zenerjeva napetost. Fizično obstajata dva vzroka, ki povzročata zlom p-n ovire. V zelo ozkih ovirah, ki nastanejo zaradi zelo velikega onesnaženja polprevodnikov p in n tipa, se valenčni elektroni lahko prebijejo skozi pregrado. Ta pojav je razložen z valovno naravo elektrona.

Tovrstna razčlenitev se imenuje Zenerjeva razčlenitev, po besedah raziskovalca, ki je prvi razložil. Pri širših ovirah lahko manjšinski prevozniki, ki prosto prestopijo oviro, dosežejo dovolj hitrosti pri velikih jakostih polja, da lahko prekinejo valenčne vezi znotraj ovire. Na ta način se ustvarijo dodatni pari elektronskih lukenj, ki prispevajo k povečanju toka.

Napetostna napetost, značilna za Zener diodo, za območje polarizacije pasovne širine se ne razlikuje od značilnosti skupne usmerniške polprevodniške diode. Na področju neprepustne polarizacije imajo prodori zener-diode običajno nižje vrednosti kot prodorne napetosti navadnih polprevodniških diod in delujejo le na področju neprepustne polarizacije.

Ko se zgodi prekinitev p-n povezave, se lahko tok omeji na določeno dovoljeno vrednost le z zunanjim uporom, sicer se diode uničijo. Vrednosti prodorne napetosti Zener diode je mogoče nadzorovati med proizvodnim postopkom. To omogoča proizvodnjo diod z razpadno napetostjo od nekaj voltov do nekaj sto voltov.

Diode z razpadno napetostjo, manjšo od 5 V, nimajo izrazito izrazite prelomne napetosti in imajo negativen temperaturni koeficient (zvišanje temperature zmanjšuje Zenerjevo napetost). Diode z UZ> 5V imajo pozitiven temperaturni koeficient (zvišanje temperature poveča Zenerjevo napetost). Zener diode se uporabljajo kot stabilizatorji in omejevalniki napetosti.