Razlika između P-N Junction Diode i Zener Diode

Dioda je najjednostavniji poluvodički element koji ima jedan PN-priključak i dva terminala. Pasivan je element jer struja teče u jednom smjeru. Zener dioda, naprotiv, omogućuje protok obrnute struje.

Što je P-N Junction Diode?

U n-tipu poluvodiča elektroni su glavni nosači punjenja, dok su u poluvodiču p tipa glavni nosači rupe. Kada su spojeni p-tip i n-tip poluvodiča (koji se u praksi ostvaruje mnogo složenijim tehnološkim postupkom od jednostavnog spajanja), jer je koncentracija elektrona u n-tipu mnogo veća od koncentracije u p- tipa, postoji difuzija elektrona i rupa koja ima za cilj izjednačiti koncentraciju u svim dijelovima strukture poluvodiča. Tako se elektroni počinju kretati od koncentriranijih do mjesta s manjom koncentracijom, tj. U smjeru n-tipa do poluvodiča p-tipa.

Slično se odnosi i na rupe, prelazeći s p-tipa na poluvodič n-tipa. Na granici spoja dolazi do rekombinacije, tj. Popunjavanja rupa elektronima. Tako se oko granice spoja formira sloj u kojem je došlo do napuštanja elektrona i rupa, a koji je sada djelomično pozitivan, a dijelom negativan.

Kako se oko polja formira negativna i pozitivna elektrifikacija, uspostavlja se električno polje koje ima smjer od pozitivnog prema negativnom punjenju. Odnosno, uspostavlja se polje čiji je smjer takav da se suprotstavlja daljnjem kretanju elektrona ili rupa (smjer elektrona pod utjecajem polja je suprotan smjeru polja).

Kad se intenzitet polja dovoljno poveća da spriječi daljnje kretanje elektrona i rupa, difuzno kretanje prestaje. Tada se kaže da se unutar p-n spajanja formira prostor prostornog naboja. Potencijalna razlika između krajnjih točaka na ovom području naziva se potencijalnom barijerom.

Glavni nosači naboja, s obje strane spojnice, ne mogu proći u normalnim uvjetima (nepostojanje stranog polja). Unutar područja prostornog opterećenja utvrđeno je električno polje koje je najjače na granici spajanja. Na sobnoj temperaturi (s uobičajenom koncentracijom aditiva), potencijalna razlika ove barijere je oko 0,2 V za silicij ili oko 0,6 V za germanijske diode.

Što je Zener dioda?

Kroz nepropusnu polariziranu p-n vezu teče mala obrnuta struja konstantne zasićenosti. Međutim, u stvarnoj diodi kada napon neprobojne polarizacije premaši određenu vrijednost dolazi do naglog istjecanja struje, tako da se struja na kraju povećava praktično bez daljnjeg porasta napona.

Vrijednost napona kod kojeg dolazi do naglog istjecanja struje naziva se prekidom ili Zener naponom. Postoje fizički dva uzroka koja dovode do propadanja p-n barijere. U vrlo uskim barijerama, koje nastaju vrlo visokim zagađenjem poluvodiča p i n tipa, valentni elektroni se mogu probiti kroz barijeru. Taj se fenomen objašnjava valnom prirodom elektrona.

Raspad ove vrste naziva se Zenerov kvar, prema istraživaču koji ga je prvi objasnio. U širim barijerama, manjinski nosači koji slobodno prelaze barijeru mogu steći dovoljno brzine pri velikim jakostima polja da razbiju valentne veze unutar barijere. Na taj se način stvaraju dodatni parovi elektronskih rupa koji pridonose povećanju struje.

Kapacitet napona snage Zener diode za područje polarizacije propusnosti ne razlikuje se od karakteristika uobičajene poluvodičke ispravljačke diode. U polju nepropusne polarizacije, prodori Zener diode obično imaju niže vrijednosti od prodora napona običnih poluvodičkih dioda, a djeluju samo u polju nepropusne polarizacije.

Jednom kada se dogodi prekid p-n veze, struja se može ograničiti na određenu dopuštenu vrijednost samo vanjskim otporom, u protivnom se diode uništavaju. Vrijednosti prodora napona Zener diode mogu se kontrolirati tijekom proizvodnog postupka. To omogućuje proizvodnju dioda s probojem napona od nekoliko volti do nekoliko stotina volti.

Diode s probojnim naponom manjim od 5 V nemaju jasno izražen probojni napon i imaju negativan temperaturni koeficijent (porast temperature smanjuje Zener napon). Diode s UZ> 5V imaju pozitivan temperaturni koeficijent (porast temperature povećava Zener napon). Zener diode koriste se kao stabilizatori i ograničivači napona.