دیود پیوند p-n بایاس معکوس

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: فرآیندی که طی آن یک دیود پیوند p-n جریان الکتریکی را در حضور ولتاژ اعمال شده مسدود می‌کند، دیود پیوند p-n با بایاس معکوس نامیده می‌شود.

در دیود پیوند p-n بایاس معکوس، پایانه مثبت باتری به مواد نیمه هادی نوع n و ترمینال منفی باتری به مواد نیمه هادی نوع p متصل می‌شود.

هنگامی که ولتاژ خارجی به دیود پیوند pn اعمال می‌شود به گونه‌ای که ترمینال منفی به نیمه هادی نوع p و ترمینال مثبت به نیمه هادی نوع n متصل می‌شود، حفره‌هایی از سمت p به سمت p جذب می‌شوند. ترمینال منفی در حالی که الکترون‌های آزاد از سمت n به سمت پایانه مثبت جذب می‌شوند.

در دیود پیوند p-n بایاس معکوس، الکترون‌های آزاد سفر خود را از ترمینال منفی آغاز می‌کنند در حالی که حفره‌ها سفر خود را از پایانه مثبت آغاز می‌کنند. الکترون‌های آزاد که سفر خود را از ترمینال منفی آغاز می‌کنند، تعداد زیادی حفره در نیمه هادی نوع p پیدا کرده و آن‌ها را با الکترون پر می‌کنند. اتمی که یک الکترون اضافی به دست می‌آورد، تبدیل به یک اتم باردار یا یون منفی یا بار بی حرکت می‌شود. این یون‌های منفی در محل پیوند p-n (سمت p) با جریان الکترون‌های آزاد از سمت n مخالف هستند.

از سوی دیگر، حفره‌ها یا بار‌های مثبت که سفر خود را از ترمینال مثبت آغاز می‌کنند، الکترون‌های آزاد بزرگی را در نیمه‌رسانای نوع n پیدا می‌کنند و محل الکترون را با حفره‌ها جایگزین می‌کنند. اتمی که یک الکترون را از دست می‌دهد به یک اتم باردار یا یون مثبت تبدیل می‌شود. این یون‌های مثبت در محل پیوند p-n (سمت n) با جریان حامل‌های بار مثبت (حفره ها) از سمت p مخالفت می‌کنند.

اگر ولتاژ بایاس معکوس اعمال شده در دیود پیوند p-n بیشتر افزایش یابد، آنگاه تعداد بیشتری از الکترون‌های آزاد و حفره‌ها از محل پیوند p-n دور می‌شوند. این باعث افزایش عرض ناحیه تخلیه می‌شود. از این رو، عرض ناحیه تخلیه با افزایش ولتاژ افزایش می‌یابد. منطقه تخلیه گسترده دیود پیوند p-n اکثر حامل‌های بار را کاملاً مسدود می‌کند. از این رو، اکثر حامل‌های بار نمی‌توانند جریان الکتریکی را حمل کنند.

با این حال، دیود پیوند p-n به حامل‌های بار اقلیت اجازه می‌دهد. ترمینال مثبت باتری حفره‌ها (حامل‌های اقلیت) را به سمت نیمه هادی نوع p فشار می‌دهد. به طور مشابه، ترمینال منفی باتری، الکترون‌های آزاد (حامل اقلیت) را به سمت نیمه هادی نوع n هل می‌دهد.

حامل‌های بار مثبت (حفره‌ها) که از پیوند p-n عبور می‌کنند به سمت ترمینال منفی باتری جذب می‌شوند. از سوی دیگر، حامل‌های بار منفی (الکترون‌های آزاد) که از پیوند p-n عبور می‌کنند به سمت پایانه مثبت باتری جذب می‌شوند. بنابراین، حامل‌های بار اقلیت، جریان الکتریکی را در یک دیود پیوند p-n با بایاس معکوس حمل می‌کنند.

جریان الکتریکی حمل شده توسط حامل‌های بار اقلیت بسیار کم است. از این رو، جریان حامل اقلیت ناچیز در نظر گرفته می‌شود.