Різниця між перехідним діодом P-N та діодом Зенера

Діод - найпростіший напівпровідниковий елемент, який має одне PN-з'єднання та два клеми. Це пасивний елемент, оскільки струм тече в одну сторону. Діод Зенера, навпаки, дозволяє протікати зворотний струм.

Що таке перехідний діод P-N?

У n-типі напівпровідникових електронів є основними носіями зарядки, тоді як в напівпровіднику типу p основними носіями є отвори. Коли з'єднані напівпровідники p-типу та n-типу (що на практиці реалізується набагато складнішим технологічним процесом, ніж просте з’єднання), оскільки концентрація електронів у n-типі набагато більша, ніж у p- типу, відбувається дифузія електронів і дірок, яка спрямована на вирівнювання концентрації у всіх частинах напівпровідникової структури. Таким чином, електрони починають переміщатися від більш концентрованих до місць з меншою концентрацією, тобто у напрямку n-типу до напівпровідника p-типу.

Аналогічно це стосується отворів, що переходять від напівпровідника типу n до типу n. На межі сполуки відбувається рекомбінація, тобто заповнення дірок електронами. Таким чином, навколо межі сполуки утворюється шар, в якому відбулося відмовлення від електронів і дірок, і який є частково позитивним, а частково негативним.

Оскільки навколо поля формується негативна та позитивна електрифікація, встановлюється електричне поле, яке має напрямок від позитивного до негативного заряду. Тобто встановлюється поле, напрямок якого такий, щоб протидіяти подальшому руху електронів чи дірок (напрям електронів під впливом поля протилежний напрямку поля).

Коли напруженість поля зростає достатньо для запобігання подальшому руху електронів і дірок, дифузне рух припиняється. Тоді кажуть, що в межах p-n переходу утворюється область просторового заряду. Різниця потенціалів між кінцевими точками цієї області називається потенційним бар'єром.

Основні носії заряду, по обидва боки стику, не можуть пройти в нормальних умовах (відсутність стороннього поля). В межах просторового навантаження встановлено електричне поле, яке є найсильнішим на межі стику. При кімнатній температурі (при звичайній концентрації добавки) різниця потенціалів цього бар'єру становить приблизно 0,2 В для кремнію або приблизно 0,6 В для германових діодів.

Що таке діод Зенера?

Через непроникний поляризований p-n зв’язок протікає невеликий зворотний струм постійної насичення. Однак у реальному діоді, коли напруга непроникної поляризації перевищує певне значення, відбувається раптовий витік струму, так що струм з часом збільшується практично без подальшого збільшення напруги.

Значення напруги, при якій виникає раптовий витік струму, називається пробою або напругою Зенера. Фізично є дві причини, які призводять до зриву p-n бар'єру. У дуже вузьких бар'єрах, які утворюються при дуже високому забрудненні напівпровідників типу p і n, валентні електрони можуть бути тунельовані через бар'єр. Це явище пояснюється хвильовою природою електрона.

Поломка цього типу називається розбитком Зенера, за словами дослідника, який вперше пояснив це. У більш широких бар'єрах міноритарні носії, що вільно перетинають бар'єр, можуть набирати достатню швидкість при високій напруженості поля, щоб розірвати валентні зв’язки в межах бар'єру. Таким чином створюються додаткові пари електронних дірок, які сприяють збільшенню струму.

Силова напруга, характерна для діода Зенера для області поляризації пропускної здатності, не відрізняється від характеристик звичайного напівпровідникового діодного випрямляча. У області непроникної поляризації проникнення діода Зенера зазвичай мають менші значення, ніж проникаючі напруги звичайних напівпровідникових діодів, і вони працюють лише в області непроникної поляризації..

Як тільки відбувається розрив p-n з'єднання, струм може бути обмежений певним допустимим значенням лише із зовнішнім опором, інакше діоди руйнуються. Значення проникаючої напруги діода Зенера можна контролювати в процесі виробництва. Це дає можливість виробляти діоди напругою пробою від декількох вольт до декількох сотень вольт.

Діоди з напругою пробою менше 5 В не мають чітко вираженої напруги пробою і мають негативний коефіцієнт температури (підвищення температури зменшує напругу Ценера). Діоди з УЗ> 5В мають позитивний коефіцієнт температури (підвищення температури збільшує напругу Ценера). Діоди Зенера використовуються як стабілізатори та обмежувачі напруги.

Різниця між перехідним діодом P-N та діодом Зенера

1. Визначення P-N Junction Diode та Zener Diode

Діод - електронний компонент, який дозволяє подавати електрику в одному напрямку без опору (або з дуже малим опором), тоді як у зворотному напрямку має нескінченний (або принаймні дуже високий) опір. Ценерові діоди, навпаки, дозволяють повернути струм зворотного струму при досягненні напруги Зенера.

2. Побудова сполучного діода P-N та діода Зенера

П-п перехідний діод складається з двох напівпровідникових шарів (тип p - анод і n тип - катод). У разі діодів Зенера, концентрації домішок у напівпровідниках повинні бути точно визначені (як правило, значно вище, ніж у p-n діодах), щоб отримати бажану напругу пробою.

3. Застосування сполучного діода P-N та діода Зенера

Перші використовуються як випрямлячі, формувачі хвиль, перемикачі, множники напруги. Ценерові діоди найчастіше використовують як стабілізатори напруги.

P-N Junction Diode vs. Zener Diode

Короткий зміст сполучного діода P-N та діода Зенера

• Перехідні діоди P-n виготовлені з двох (p і n) напівпровідникових шарів, що дозволяють протікати струму лише в одному напрямку, використовуючи, таким чином, випрямлячі.
• Ценерові діоди спеціально леговані, дозволяючи передавати струм в обох напрямках. Найчастіше використовують як стабілізатори напруги.