半導体は、導体（金属）と非導体または絶縁体の間の導電性を持つ材料です。
半導体は、シリコンやゲルマニウムを含む純粋な元素である場合もあれば、ガリウムヒ素やセレン化カドミウムなどの合金を含む他の化合物である場合もあります。
正電荷キャリアよりも多くの負電荷キャリアを持つ半導体は、N 型半導体を構成します。多数の電荷担体を正孔として持つ半導体は、P 型半導体です。
伝導帯と価電子帯の 2 つのバンドがあります。伝導帯は、最も内側の殻に電子を持ち、伝導の過程に関与する可能性があります。価電子帯では、電子が最外殻に存在するか、価電子が存在します。
真性および半導体 (純粋なシリコン) では、価電子のごく一部が伝導帯に達することができます。伝導帯に達すると、これらの少量の価電子が半導体の伝導特性を劇的に変化させる可能性があります。
PN接合の意味
PN 接合は、2 種類の半導体材料 (1 つは n 型、もう 1 つは p 型) の間の境界です。 P側はプラス側で正孔が過剰、n側は電子が過剰なマイナス側です。
PN接合の形成
PN接合は基本的な半導体デバイスです。 P 型側と N 型側を接触させて 1 つのピースを形成すると、得られるアセンブリはジャンクション ダイオードと呼ばれます。
多数の電荷キャリア (正または負) の移動により接合部に発生する電位差は、電位障壁と呼ばれます。
順バイアス PN ジャンクション
外部 DC ソースが接合ダイオードに接続され、P セクションが正極に接続され、N セクションが負極に接続されている場合、接合ダイオードは順方向バイアスされていると言われます。
逆バイアス PN ジャンクション
回路内の外部バッテリーの正端子が N セクションに接続され、負端子が P セクションに接続されている場合、PN ジャンクションは逆バイアスされていると言われます。
接合ダイオードの両方のセクションから接合を横切る少数キャリアの流れは、逆電流の原因です。
PN接合ダイオードの順バイアス特性
- 外部バッテリーのプラス端子または端をプラス極またはプラス側に接続し、マイナス端子をマイナス極またはマイナス側に接続すると、電位差はバリアポテンシャルとは逆方向です。
- PN 接合が順方向にバイアスされている場合、印加された正の電位は P 領域または正の領域でホールを反発し、印加された負の電位は負の領域で電子を反発するため、電荷はジャンクションに向かって移動します。
- 順方向バイアスが接合部の電位障壁より大きくなるとすぐに、順方向電流は直線的に増加します。
- 順方向バイアスでは、電流がニー電圧を超えて直線的かつ急速に増加すると、電流に変化が生じ、順方向バイアスの増加はニー電圧より下では非常に遅くなります.
- PN ジャンクションの順方向バイアスでは、外部 DC 電源の極性がジャンクションを開発した架空のバッテリーと反対になるため、空乏層が薄くなります。
- 接合部での電位降下が生じ、空乏層が薄くなり、損失を伴い接合ダイオードの抵抗が低くなります。
P-N ジャンクションの作用
pn 接合ダイオードは、正側と負側がそれぞれバッテリーの正と負の端子に接続されている場合、順方向にバイアスされます。
順方向にバイアスされた PN 接合ダイオードでは、電子がバッテリの負端子からダイオードの内部に移動し、P サイトを横切って正孔と結合します。すると、電池のP側pプラス端子から電子が放出されます。これにより、内部を移動できるより多くの自由な正孔が生成され、電子と結合します。したがって、空乏層は、接合の障壁電位とともに減少し、ダイオードの全体的な抵抗を減少させます。
結論
PN接合では、順方向バイアスが安全限界を少しでも超えて増加すると、損傷します。これは、順方向電流の電荷キャリアの数が多いためです。電荷キャリアは非常に小さな運動エネルギーを獲得し、非常に少量の熱を生成できますが、すべてのキャリアによって生成される総熱は、共有結合を切断するのに十分です.当社の PN ジャンクション ノートによると、PN ジャンクションが順方向にバイアスされると、空乏層の幅が減少します。その結果、順方向バイアス時の抵抗が低くなります。
接合ダイオードの両方のセクションから接合を横切る多数キャリアの流れは、順方向電流の原因です。
