Jonctiunea p-n in polarizare directa

ELECTRONICA ANALOGICA

JONCTIUNEA p-n IN POLARIZARE DIRECTA

Daca la extremitatile unei jonctiuni pn se aplica o sursa exterioara cu polul pozitiv in regiunea P si cel negativ pe regiunea N,se spune ca regiunea pn este polarizata direct fig.1

Sursa aplicata este de sens contrar potentialului de bariera,astfel incat favorizeaza difuzia,determinand cresterea curentilor de difuzie si aparitia unui curent in circuitul exterior.

Datorita aplicarii polaritatii directe,latimea zonei de bariera 'se micsoreaza'.Cu cat diferenta U₀-E_A va fi mai mica,cu atat intensitatea curentului de difuzie va avea valori mai importante (mA-A).Diferenta U₀-E_A reprezinta o bariera de potential echivalenta de valoare mica.

Se mentioneaza ca valoarea curentilor de camp la o temperatura data ramane practic constanta,numarul lor nedepinzand de tensiunea exterioara aplicata, ci de energia (temperatura) care s-a determinat.

Datorita numarului mare de purtatori majoritari antrenati in curentul de difuzie,sarcinile in exces reprezentate de purtatorii minoritari aflati de o parte si de alta a zonei de trecere,constituie o capacitate echivalenta,numita capacitate de difuzie.Purtatorii minoritari ai fiecarei zone reprezinta atat cei aparuti datorita temperaturii,cat si purtatorii majoritari ai zonei vecine,care,trecand prin difuzie de zona de bariera au devenit purtatori minoritari.

Sarcina acumulata este cu atat mai mare cu cat curentul care circula prin jonctiune este mai mare,deci capacitatea de difuzie este direct proportionala cu curentul direct la jonctiune:

Cd ~ i_d

In consecinta,printr-o jonctiune pn polarizata direct trece un curent indreptat dinspre regiunea p inspre regiunea n,dat de purtatorii majoritari.

Alegand ca sens de referinta sensul de trecere al golurilor si insumand algebric cei doi curenti de difuzie,rezulta un curent total,egal in modul cu suma celor doi curenti dati de purtatorii majoritari ai celor doua regiuni si avand sensul de la p spre n.Acesta se numeste curent direct si creste exponential cu tensiunea de polarizare directa.

JONCTIUNEA pn SI POLARIZAREA INVERSA

Daca la extremitatile unei jonctiuni pn se aplica o sursa exterioara cu polul negativ pe regiunea p si cel pozitiv pe regiunea n,se spune ca jonctiunea pn este polarizata invers fig.2

Tensiunea de polarizare inversa are in acest caz acelasi sens cu potentialul intern echivalent zonei de trecere.Se poate considera ca 'bariera de potential' creste ca urmare a polarizarii inverse.Curentii de difuzie,dati de purtatorii majoritari nu pot depasi aceasta 'bariera' si deci in aceasta situatie se reduc curentii de difuzie pana la anulare.Sensul campului creat in zona de bariera permite insa trecerea purtatorilor minoritari sub forma curentilor de camp,golurile regiunii n dirijandu-se spre regiunea p si electronii din p spre n.Valoarea curentului nu depinde,in anumite limite,de tensiunea de polarizare,de aceea curentul rezultat prin jonctiune coincide practic cu suma curentilor de camp,el purtand numele de curent de saturatie.Deoarece sensul lui este opus celui direct,el se numeste curent invers,avand valori mult mai mici decat cel direct (10 ^-6 - 10^-9 A)

Datorita faptului ca la aplicarea tensiunii inverse grosimea regiunii de trecere create,se poate considera ca,in capacitatea echivalenta de bariera pe care aceasta zona o prezinta,o data cu cresterea tensiunii aplicate pe armaturi,creste si distanta intre placi.

Capacitatea fiind invers proportionala cu distanta intre placi,rezulta ca ea este invers proportionala cu modulul tensiunii inverse aplicate.Se constata experimental ca intre ele exista relatia:

Cb = k₀/u_iⁿ ( cu n = 1/2...1/3)

In care Cb - este capacitatea de bariera echivalenta regiunii de trecere

u_i - tensiunea inversa aplicata (in modul)

k₀ - un factor ce depinde de natura semiconductorului

Deoarece intensitatea curentului invers este mult mai mica decat cea a curentului direct,jonctiunea pn are proprietatea de conductibilitate preferentiala intr-un anumit sens.Ea poarta numele de dioda cu jonctiuni.Aceasta proprietate este specifica jonctiunii pn si nu semiconductoarelor in general.Daca la bornele unui semiconductor omogen de tip p sau n se aplica o tensiune exterioara,intensitatea curentului prin material este independenta de polaritatea tensiunii;numai sensul curentului se inverseaza cand se schimba polaritatea,el comportandu-se ca o rezistenta obisnuita.

TEST DE MUNCA INDEPENDENTA

1. In jonctiunea p-n nepolarizata apar curenti de difuzie care sunt alcatuiti din:

a)      purtatori minoritari ai ambelor zone

b)      goluri

c)      electroni

d)     purtatori majoritari ai ambelor zone

2. Daca la extremitatile unei jonctiuni p-n se aplica o sursa exterioara cu polul " + " in regiunea p si " -" pe regiunea n se spune:

a)      jonctiunea este libera

b)      jonctiunea este polarizata direct

c)      jonctiunea este polarizata invers

3. La polarizarea directa a jonctiunii p-n latimea zonei de bariera:

a)      se micsoreaza

b)      ramane neschimbata

c)      isi schimba polaritatea

d)     creste