Studijní text [pdf] - Personalizace výuky prostřednictvím e-learningu

Polovodičové diody
2.2 Přechod P-N (dioda)
Přechod je vytvořen v krystalu vlastního polovodiče (Si, Ge) tak, že vhodnými dotacemi se
vytvoří oblast P a oblast N, které spolu sousedí – obr. 2.1.a)
Konvenčně dohodnutý směr proudu (pohyb kladného náboje – historická konvence) je shodný se
šipkou v symbolu diody – obr. 2.1.b)
Přechod je polarizován v propustném směru, jestliže na polovodiči typu P (anoda) je kladné
napětí a na polovodiči typu N (katoda) je záporné napětí (názvy anoda a katoda jsou převzaty
z elektronek).
Je-li přechod P-N bez vnějšího napětí nebo polarizován v záporném směru, vzniká oblast bez
náboje (volného), která se nazývá ochuzená vrstva (depletion layer) a ta vlastně tvoří přechod P-
N.
Ochuzená vrstva vytváří kapacitu. Šířka ochuzené vrstvy se zvětšuje s růstem napětí v závěrném
směru. Proto kapacita přechodu s růstem napětí v závěrném směru klesá.
Ohmické kontakty a odpor materiálu anody a katody vytváří reálné odpory řádu jednotek ohmů a
limitují tak maximální proud diody v propustném směru.
Funkci přechodu P-N můžeme objasnit z faktu, že v oblasti P je velký nadbytek děr (≡ nedostatek
volných elektronů díky dotaci akceptorem) a v oblasti N je velký nadbytek volných elektronů (díky
dotaci donoru). V oblasti P jsou hlavními (majoritními) nosiči náboje díry a menšinovými nosiči
(minoritními) elektrony. V oblasti N jsou majoritními nosiči elektrony a minoritními díry.
ohmický
kontakt
P N ohmický
kontakt
a)
díry
elektrony
minoritní díry
minoritní
elektrony
A
K
I D
b)
c)
U D
Obr. 2.1: a) Principiální zobrazení uspořádání přechodu P-N
b) symbol diody s vyznačením anody (A) a katody (K)
c) zvolená konvence pro napětí U D a proud I D diody [U D > 0, I D > 0 – propustný
směr; U D < 0, I D < 0 – závěrný směr, I D velmi malá hodnota].
29