Sự khác biệt giữa Diode P-N và Diode Zener

Diode là phần tử bán dẫn đơn giản nhất, có một kết nối PN và hai thiết bị đầu cuối. Nó là một yếu tố thụ động vì dòng điện chạy theo một hướng. Ngược lại, diode Zener cho phép dòng điện ngược.

Diode P-N là gì?

Trong các loại điện tử bán dẫn loại n là các sóng mang chính của quá trình sạc, trong khi ở các chất bán dẫn loại p, các sóng mang chính là các lỗ. Khi các chất bán dẫn loại p và n được kết nối (trong thực tế được thực hiện bởi một quy trình công nghệ phức tạp hơn nhiều so với một khớp nối đơn giản), vì nồng độ của các electron trong loại n lớn hơn nhiều so với p- loại, có sự khuếch tán của các electron và lỗ trống, nhằm mục đích cân bằng nồng độ trong tất cả các phần của cấu trúc bán dẫn. Do đó, các electron bắt đầu di chuyển từ tập trung hơn đến những nơi có nồng độ ít hơn, tức là theo hướng bán dẫn loại n sang loại bán dẫn loại p.

Tương tự, điều này áp dụng cho các lỗ, chuyển từ chất bán dẫn loại p sang loại n. Tại ranh giới của hợp chất, sự tái hợp xảy ra, tức là lấp đầy các lỗ trống bằng electron. Do đó, xung quanh ranh giới của hợp chất, một lớp được hình thành trong đó từ bỏ các electron và lỗ trống xảy ra, và hiện tại một phần là dương và một phần âm.

Cũng như xung quanh trường, một điện khí âm và dương được hình thành, một điện trường được thiết lập, có hướng từ tích cực sang tích điện âm. Nghĩa là, một trường được thiết lập, có hướng như là để chống lại sự di chuyển tiếp của các electron hoặc lỗ trống (hướng của các electron dưới tác động của trường ngược với hướng của trường).

Khi cường độ trường tăng đủ để ngăn không cho các electron và lỗ trống chuyển động nữa, chuyển động khuếch tán chấm dứt. Sau đó, người ta nói rằng trong ngã ba p-n, một khu vực điện tích không gian được hình thành. Sự khác biệt tiềm năng giữa các điểm cuối của khu vực này được gọi là rào cản tiềm năng.

Các tàu sân bay chính của điện tích, ở cả hai phía của ngã ba, không thể vượt qua trong điều kiện bình thường (không có trường nước ngoài). Một điện trường đã được thiết lập trong khu vực tải không gian, mạnh nhất ở ranh giới của đường giao nhau. Ở nhiệt độ phòng (với nồng độ phụ gia thông thường), sự khác biệt tiềm năng của rào cản này là khoảng 0,2V đối với silicon hoặc khoảng 0,6V đối với điốt Germanium.

Diode Zener là gì?

Thông qua một kết nối p-n phân cực không thấm, một dòng ngược nhỏ của dòng bão hòa không đổi. Tuy nhiên, trong diode thực khi điện áp của phân cực không thể xuyên thủng vượt quá một giá trị nhất định, sẽ xảy ra sự rò rỉ đột ngột của dòng điện, do đó dòng điện cuối cùng tăng thực tế mà không tăng thêm điện áp.

Giá trị của điện áp trong đó rò rỉ đột ngột của dòng điện phát sinh được gọi là điện áp sự cố hoặc điện áp Zener. Có hai nguyên nhân vật lý dẫn đến phá vỡ hàng rào p-n. Trong các rào cản rất hẹp, được tạo ra bởi sự ô nhiễm rất cao của loại chất bán dẫn loại p và n, các electron hóa trị có thể được xuyên qua hàng rào. Hiện tượng này được giải thích bởi bản chất sóng của electron.

Một sự cố thuộc loại này được gọi là sự cố của Zener, theo nhà nghiên cứu đầu tiên giải thích nó. Trong các rào cản rộng hơn, các tàu sân bay thiểu số tự do vượt qua hàng rào có thể đạt đủ tốc độ ở cường độ trường cao để phá vỡ liên kết hóa trị trong hàng rào. Theo cách này, các cặp lỗ electron bổ sung được tạo ra, góp phần làm tăng dòng điện.

Đặc tính điện áp của diode Zener cho vùng phân cực băng thông không khác với đặc tính của diode bán dẫn chỉnh lưu chung. Trong lĩnh vực phân cực không thấm nước, sự thâm nhập của diode Zener thường có giá trị thấp hơn điện áp thâm nhập của điốt bán dẫn thông thường và chúng chỉ hoạt động trong lĩnh vực phân cực không thấm nước.

Khi sự cố kết nối p-n xảy ra, dòng điện có thể bị giới hạn ở một giá trị cho phép nhất định chỉ với một điện trở bên ngoài, nếu không thì điốt bị phá hủy. Các giá trị điện áp thâm nhập của diode Zener có thể được kiểm soát trong quá trình sản xuất. Điều này làm cho nó có thể tạo ra điốt với điện áp đánh thủng vài volt đến vài trăm volt.

Các điốt có điện áp đánh thủng dưới 5V không có điện áp đánh thủng rõ ràng và có hệ số nhiệt độ âm (nhiệt độ tăng làm giảm điện áp Zener). Điốt có UZ> 5V có hệ số nhiệt độ dương (nhiệt độ tăng làm tăng điện áp Zener). Các điốt Zener được sử dụng làm chất ổn định và bộ hạn chế điện áp.