পিএন জংশন সম্ভাব্য বাধার বৈশিষ্ট্য। ইলেকট্রন-গর্ত রূপান্তর

যখন একটি pn জংশন বাস্তব সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসে ব্যবহার করা হয়, তখন এটিতে একটি বাহ্যিক ভোল্টেজ প্রয়োগ করা যেতে পারে। এই ভোল্টেজের মাত্রা এবং পোলারিটি জংশনের আচরণ এবং এর মধ্য দিয়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহ নির্ণয় করে। পাওয়ার সাপ্লাই এর পজিটিভ পোলের সাথে সংযুক্ত থাকলে পি- অঞ্চল, এবং নেতিবাচক - থেকে n-এরিয়া, তারপর চালু হচ্ছে p-nস্থানান্তরকে সরাসরি বলা হয়। নির্দিষ্ট পোলারিটি পরিবর্তন করার সময়, চালু হচ্ছে p-n-পরিবর্তনকে বলা হয় বিপরীত।

সরাসরি সংযুক্ত হলে p-n-ট্রানজিশন, বাহ্যিক ভোল্টেজ ট্রানজিশনে একটি ক্ষেত্র তৈরি করে যা অভ্যন্তরীণ প্রসারণ ক্ষেত্রের বিপরীত দিকে, চিত্র 2। ফলস্বরূপ ক্ষেত্রের শক্তি হ্রাস পায়, যা ব্লকিং স্তরের সংকীর্ণতা দ্বারা অনুষঙ্গী হয়। ফলস্বরূপ, বিপুল সংখ্যক সংখ্যাগরিষ্ঠ চার্জ বাহক পার্শ্ববর্তী অঞ্চলে বিচ্ছিন্নভাবে স্থানান্তর করতে সক্ষম হয় (ড্রিফট কারেন্ট পরিবর্তিত হয় না, যেহেতু এটি পরিবর্তনের সীমানায় উপস্থিত সংখ্যালঘু বাহকের সংখ্যার উপর নির্ভর করে), যেমন একটি ফলস্বরূপ কারেন্ট জংশনের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হবে, প্রধানত ডিফিউশন উপাদান দ্বারা নির্ধারিত। ডিফিউশন স্রোত সম্ভাব্য বাধার উচ্চতার উপর নির্ভর করে এবং এটি হ্রাস হওয়ার সাথে সাথে তা দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পায়।

জংশনের মাধ্যমে চার্জ ক্যারিয়ারের বর্ধিত প্রসারণ এই অঞ্চলে গর্তের ঘনত্ব বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে nঅঞ্চলে প্রকার এবং ইলেকট্রন পি-টাইপ জংশনে প্রয়োগ করা একটি বাহ্যিক ভোল্টেজের প্রভাবের কারণে সংখ্যালঘু বাহকের ঘনত্বের এই বৃদ্ধিকে সংখ্যালঘু বাহক ইনজেকশন বলা হয়। ভারসাম্যহীন সংখ্যালঘু বাহকগুলি সেমিকন্ডাক্টরের গভীরে ছড়িয়ে পড়ে এবং এর বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষতা ব্যাহত করে। সেমিকন্ডাক্টরের নিরপেক্ষ অবস্থার পুনরুদ্ধার একটি বাহ্যিক উত্স থেকে চার্জ ক্যারিয়ারের আগমনের কারণে ঘটে। এটি বহিরাগত সার্কিটে কারেন্টের সংঘটনের কারণ, যাকে সরাসরি বলা হয়।

চালু হলে p-n-বিপরীত দিকে ট্রানজিশন, বাহ্যিক বিপরীত ভোল্টেজ একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে যা ডিফিউশন একের সাথে মিলে যায়, যা সম্ভাব্য বাধা বৃদ্ধি করে এবং ব্লকিং স্তরের প্রস্থ বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে, চিত্র 3। সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহক এর বিস্তার স্রোত. নন-মেনস্ট্রিম মিডিয়ার জন্য, ফিল্ড ইন p-n- জংশনটি ত্বরান্বিত হয়, এবং সেইজন্য ড্রিফট কারেন্ট পরিবর্তন হয় না।

এইভাবে, একটি ফলস্বরূপ কারেন্ট জংশনের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হবে, যা প্রধানত সংখ্যালঘু বাহক ড্রিফট কারেন্ট দ্বারা নির্ধারিত হয়। যেহেতু প্রবাহিত সংখ্যালঘু বাহকের সংখ্যা প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের উপর নির্ভর করে না (এটি কেবল তাদের গতিকে প্রভাবিত করে), তারপরে বিপরীত ভোল্টেজ বাড়লে জংশনের মধ্য দিয়ে প্রবাহ সীমিত মানের দিকে ঝুঁকে যায়। আমি এস, যাকে স্যাচুরেশন কারেন্ট বলা হয়। দাতা এবং গ্রহণকারী অমেধ্যের ঘনত্ব যত বেশি হবে, স্যাচুরেশন কারেন্ট তত কম হবে এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে স্যাচুরেশন কারেন্ট দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পাবে।

1.3। p-n জংশনের কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য

মাধ্যমে কারেন্টের নির্ভরতা p-n- এটিতে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ থেকে রূপান্তর আমি = চ(উ) কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য বলা হয় p-n-পরিবর্তন, চিত্র 4।

ইলেকট্রন-হোল ট্রানজিশনের কারেন্ট-ভোল্টেজের বৈশিষ্ট্য সমীকরণ দ্বারা বর্ণনা করা হয় Ebers-Moll:

, (1)

যেখানে আমি- ভোল্টেজে জংশনের মাধ্যমে বিদ্যুৎ প্রবাহ উ;

আমি এস- সংখ্যালঘু চার্জ ক্যারিয়ার দ্বারা তৈরি স্যাচুরেশন কারেন্ট। আমি এসতাপীয় প্রবাহও বলা হয়, যেহেতু সংখ্যালঘু বাহকের ঘনত্ব তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে;

q e- ইলেকট্রন চার্জ;

k- বোল্টজম্যান ধ্রুবক;

টি- পরম তাপমাত্রা;

- স্থানান্তর তাপমাত্রা সম্ভাব্য, প্রায় সমান ঘরের তাপমাত্রা 0.025 V = 25 mV।

যদি р-n- রূপান্তরটি সামনের দিকে, ভোল্টেজে চালু করা হয়েছে উ একটি যোগ চিহ্নের সাথে নিন, যদি বিপরীতভাবে - একটি বিয়োগ চিহ্ন সহ।

সরাসরি প্রয়োগ ভোল্টেজ সঙ্গে
শব্দের তুলনায় একজনকে অবহেলা করা যেতে পারে
, এবং বর্তমান-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যের একটি সম্পূর্ণরূপে সূচকীয় অক্ষর থাকবে।

বিপরীত (নেতিবাচক) ভোল্টেজ সহ
মেয়াদ
ঐক্যের তুলনায় উপেক্ষিত হতে পারে, এবং বর্তমান সমান হতে সক্রিয় আউট
.

যাইহোক, Eq. Ebers-Mollবাস্তব কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যের সাথে খুব আনুমানিকভাবে মিলে যায়, যেহেতু এটি সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে ঘটে যাওয়া বেশ কয়েকটি শারীরিক প্রক্রিয়াকে বিবেচনা করে না। এই ধরনের প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে রয়েছে: ব্লকিং স্তরে বাহকগুলির প্রজন্ম এবং পুনর্মিলন, পৃষ্ঠের ফুটো স্রোত, নিরপেক্ষ অঞ্চলের প্রতিরোধের জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপ, তাপ, তুষারপাত এবং টানেল ভাঙ্গনের ঘটনা।

জংশনের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট যদি নগণ্য হয়, তবে নিরপেক্ষ অঞ্চলগুলির প্রতিরোধের জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপকে উপেক্ষা করা যেতে পারে। যাইহোক, বর্তমান বৃদ্ধির সাথে সাথে এই প্রক্রিয়াটি ডিভাইসের বর্তমান-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যের উপর ক্রমবর্ধমান প্রভাব ফেলে, যেমন এর আসল বৈশিষ্ট্যটি একটি ছোট কোণে যায় এবং একটি সরলরেখায় অবক্ষয় হয় যখন বাধা স্তরের ভোল্টেজ যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্যের সমান হয়ে যায়।

একটি নির্দিষ্ট বিপরীত ভোল্টেজে, বিপরীত কারেন্টের একটি তীক্ষ্ণ বৃদ্ধি পরিলক্ষিত হয়। এই ঘটনাকে ট্রানজিশন ব্রেকডাউন বলা হয়। তিন ধরনের ভাঙ্গন রয়েছে: টানেল, তুষারপাত এবং তাপ। টানেল এবং তুষারপাত ভাঙ্গন বৈদ্যুতিক ভাঙ্গনের প্রকার এবং জংশনে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বৃদ্ধির সাথে সম্পর্কিত। তাপীয় ভাঙ্গন জংশনের অতিরিক্ত উত্তাপ দ্বারা নির্ধারিত হয়।

সুড়ঙ্গ প্রভাব (জেনার প্রভাব) একটি অর্ধপরিবাহী থেকে অন্য অর্ধপরিবাহীতে ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলির সরাসরি স্থানান্তর নিয়ে গঠিত (যেখানে তারা ইতিমধ্যেই বিনামূল্যে চার্জ বাহক হবে), যা পরিবর্তনের সময় উচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তিতে সম্ভব হয়। জংশনে এই ধরনের একটি উচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি অমেধ্য উচ্চ ঘনত্বে অর্জন করা যেতে পারে পি- আর n-যেখানে ট্রানজিশন বেধ খুব ছোট হয়ে যায়।

প্রশস্ত p-nঅমেধ্যের মাঝারি বা কম ঘনত্ব সহ অর্ধপরিবাহী দ্বারা গঠিত জংশন, ইলেকট্রনের টানেল ফুটো হওয়ার সম্ভাবনা হ্রাস পায় এবং তুষারপাতের ভাঙ্গনের সম্ভাবনা বেশি হয়।

অর্ধপরিবাহীতে একটি ইলেক্ট্রনের গড় মুক্ত পথ জংশনের পুরুত্বের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম হলে তুষারপাতের ভাঙ্গন ঘটে। যদি, তাদের মুক্ত পথ চলাকালীন, ইলেক্ট্রনগুলি পরিবর্তনের সময় পরমাণুগুলিকে আয়নিত করার জন্য পর্যাপ্ত গতিশক্তি সঞ্চয় করে, তাহলে প্রভাব আয়নকরণ ঘটে, যার সাথে চার্জ বাহকগুলির একটি তুষারপাতের সংখ্যাবৃদ্ধি ঘটে। প্রভাব ionization ফলে গঠিত বিনামূল্যে চার্জ বাহক বিপরীত পরিবর্তন বর্তমান বৃদ্ধি.

থার্মাল ব্রেকডাউন চার্জ বাহকের সংখ্যা উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধির কারণে ঘটে p-n-তাপীয় ব্যবস্থা লঙ্ঘনের কারণে স্থানান্তর। জংশনে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা হয়েছে পৃ arr = আমি arr উবর্জ্য এটি গরম করার জন্য ব্যয় করা হয়। বাধা স্তরে নির্গত তাপ প্রধানত ক্রিস্টাল জালির তাপ পরিবাহিতার কারণে সরানো হয়। জংশন থেকে তাপ অপসারণের জন্য খারাপ অবস্থার অধীনে, সেইসাথে যখন জংশনে বিপরীত ভোল্টেজ একটি গুরুত্বপূর্ণ মানের উপরে বৃদ্ধি পায়, তখন এটিকে এমন তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা সম্ভব যেখানে পরমাণুর তাপ আয়নকরণ ঘটে। এই ক্ষেত্রে গঠিত চার্জ বাহকগুলি জংশনের মাধ্যমে বিপরীত কারেন্ট বাড়ায়, যা এটিকে আরও উত্তাপের দিকে নিয়ে যায়। এই ধরনের ক্রমবর্ধমান প্রক্রিয়ার ফলস্বরূপ, স্থানান্তরটি অগ্রহণযোগ্যভাবে উত্তপ্ত হয়ে ওঠে এবং একটি তাপীয় ভাঙ্গন ঘটে, যা স্ফটিকের ধ্বংস দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

জংশন উত্তপ্ত হলে চার্জ বাহকের সংখ্যা বৃদ্ধির ফলে এর প্রতিরোধ ক্ষমতা কমে যায় এবং এটি জুড়ে উৎপন্ন ভোল্টেজ। ফলস্বরূপ, থার্মাল ব্রেকডাউনের সময় কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যের বিপরীত শাখায় একটি নেতিবাচক ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স সহ একটি বিভাগ উপস্থিত হয়।

-এটি এমন একটি অঞ্চল যা একটি একক স্ফটিকের মধ্যে ইলেক্ট্রন এবং গর্ত পরিবাহী পৃষ্ঠকে পৃথক করে।

ইলেক্ট্রন-হোল জংশনটি একটি একক একক স্ফটিকে তৈরি করা হয়, যেখানে ইলেকট্রনিক এবং গর্ত পরিবাহিতা অঞ্চলগুলির মধ্যে একটি মোটামুটি তীক্ষ্ণ সীমানা পাওয়া যায়।

চিত্রটি একটি সেমিকন্ডাক্টরের দুটি সংলগ্ন অঞ্চল দেখায়, যার একটিতে দাতা অশুদ্ধতা (ইলেকট্রনিকের অঞ্চল, অর্থাৎ এন-পরিবাহিতা), এবং অন্যটি একটি গ্রহণকারী অশুদ্ধতা (গর্ত পরিবাহিতার অঞ্চল, অর্থাৎ, পি-পরিবাহিতা) ) এই বা সেই ধরণের সেমিকন্ডাক্টর কীভাবে গঠিত হয় তা বোঝার জন্য, আমরা নিবন্ধটি পড়ার পরামর্শ দিই -অপরিষ্কার অর্ধপরিবাহী।

একটি প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের অনুপস্থিতিতে, এক অঞ্চল থেকে অন্য অঞ্চলে সংখ্যাগরিষ্ঠ চার্জ বাহকের প্রসারণ পরিলক্ষিত হয়। যেহেতু ইলেকট্রন প্রধান চার্জ বাহক, এবং n অঞ্চলে তাদের ঘনত্ব বেশি, তারা p-অঞ্চলে ছড়িয়ে পড়ে, এই অঞ্চলের সীমানা স্তরকে নেতিবাচকভাবে চার্জ করে। কিন্তু তাদের জায়গা ছেড়ে, ইলেক্ট্রনগুলি খালি জায়গা তৈরি করে - গর্ত, যার ফলে এন-অঞ্চলের সীমানা স্তরকে ইতিবাচকভাবে চার্জ করে। এইভাবে, মোটামুটি অল্প সময়ের পরে, ইন্টারফেসের উভয় পাশে বিপরীত চিহ্নের স্পেস চার্জ তৈরি হয়।

স্পেস চার্জ দ্বারা সৃষ্ট বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র গর্ত এবং ইলেকট্রনের আরও বিস্তারকে বাধা দেয়। একটি তথাকথিত আছে সম্ভাব্য বাধা, যার উচ্চতা সীমানা স্তরের সম্ভাব্য পার্থক্য দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

ইলেক্ট্রন-হোল জংশন, তার বাহ্যিক নকশায়, একটি অর্ধপরিবাহী ডায়োড আকারে প্রয়োগ করা হয়।

যদি ইলেক্ট্রন-হোল সংযোগে একটি বাহ্যিক ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় যাতে উত্সের ঋণাত্মক মেরুটি ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা সহ অঞ্চলের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং ধনাত্মক মেরুটি গর্ত পরিবাহিতা সহ অঞ্চলের সাথে সংযুক্ত থাকে, তবে ভোল্টেজের দিকটি বাহ্যিক উত্স p-n জংশনের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের চিহ্নের বিপরীতে থাকবে, এটি p-n জংশনের মাধ্যমে প্রবাহ বৃদ্ধির কারণ হবে। উঠবেপ্রত্যক্ষ স্রোত,যা প্রধান চার্জ বাহকের চলাচলের কারণে ঘটবে, আমাদের ক্ষেত্রে এটি হল p অঞ্চল থেকে n অঞ্চলে গর্তের গতিবিধি এবং n অঞ্চল থেকে p অঞ্চলে ইলেকট্রনের চলাচল। আপনার জানা উচিত যে গর্তগুলি ইলেকট্রনের গতির বিপরীতে চলে, তাই প্রকৃতপক্ষে, কারেন্ট এক দিকে প্রবাহিত হয়। এই সংযোগ বলা হয়সরাসরি. বর্তমান-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যের উপর, এই ধরনের সংযোগটি প্রথম চতুর্ভুজের গ্রাফের অংশের সাথে মিলিত হবে।

কিন্তু আপনি যদি p-n জংশনে প্রয়োগ করা ভোল্টেজের মেরুত্বকে বিপরীতে পরিবর্তন করেন, তাহলে সীমানা স্তর থেকে ইলেকট্রনগুলি ইন্টারফেস থেকে উৎসের ধনাত্মক মেরুতে এবং নেতিবাচক দিকে গর্ত করতে শুরু করবে। ফলস্বরূপ, মুক্ত ইলেক্ট্রন এবং গর্তগুলি সীমানা স্তর থেকে দূরে সরে যাবে, যার ফলে একটি স্তর তৈরি হবে যেখানে কার্যত কোনও চার্জ বাহক নেই। ফলস্বরূপ, pn জংশনে কারেন্ট হাজার হাজার গুণ কমে যায় এটাকে প্রায় শূন্যের সমান ধরা যেতে পারে। উঠে বিপরীত বর্তমান, যা প্রধান চার্জ বাহক দ্বারা গঠিত হয় না এই সংযোগ বলা হয় বিপরীত. বর্তমান-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যের উপর, এই জাতীয় সংযোগটি তৃতীয় চতুর্ভুজের গ্রাফের অংশের সাথে মিলিত হবে।

কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য

একটি ইলেক্ট্রন-হোল জংশন সরাসরি সংযোগ করার সময়, ক্রমবর্ধমান ভোল্টেজের সাথে কারেন্ট বৃদ্ধি পায়। বিপরীতভাবে সংযুক্ত হলে, কারেন্ট I us-এর মান পর্যন্ত পৌঁছায়, যাকে স্যাচুরেশন কারেন্ট বলে।আপনি যদি এটিকে আবার চালু করার সময় ভোল্টেজ বৃদ্ধি করতে থাকেন তবে ডায়োডের একটি ভাঙ্গন ঘটতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যটি বিভিন্ন জেনার ডায়োড ইত্যাদিতেও ব্যবহৃত হয়।

পিএন জংশনের বৈশিষ্ট্যগুলি ইলেকট্রনিক্সে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন ডায়োড, ট্রানজিস্টর এবং অন্যান্য সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে।

p-n (pe-en) জংশন হল দুটি p- এবং n-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরের সংযোগস্থলে স্থানের একটি অঞ্চল, যেখানে এক ধরনের পরিবাহিতা থেকে অন্য ধরনের পরিবর্তন ঘটে, এই ধরনের পরিবর্তনকে ইলেকট্রন-হোল ট্রানজিশনও বলা হয়।

সেমিকন্ডাক্টর দুই ধরনের: p এবং n প্রকার। n প্রকারে, প্রধান চার্জ বাহক হয় ইলেকট্রন , এবং p - টাইপ করুন প্রধানগুলি ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হয়েছে গর্ত একটি পরমাণু থেকে একটি ইলেকট্রন সরানোর পরে একটি ধনাত্মক গর্ত প্রদর্শিত হয় এবং তার জায়গায় একটি ধনাত্মক গর্ত তৈরি হয়।

একটি পি-এন জংশন কীভাবে কাজ করে তা বোঝার জন্য, আপনাকে এর উপাদানগুলি অধ্যয়ন করতে হবে, অর্থাৎ একটি পি-টাইপ এবং এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর।

P এবং n টাইপ সেমিকন্ডাক্টরগুলি মনোক্রিস্টালাইন সিলিকনের ভিত্তিতে তৈরি করা হয়, যার বিশুদ্ধতা খুব বেশি, তাই সামান্যতম অমেধ্য (0.001% এর কম) উল্লেখযোগ্যভাবে এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করে।

একটি এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরে, প্রধান চার্জ বাহক হয় ইলেকট্রন . এগুলি পাওয়ার জন্য তারা ব্যবহার করে দাতার অমেধ্য, যা সিলিকনে প্রবর্তিত হয়,- ফসফরাস, অ্যান্টিমনি, আর্সেনিক।

একটি পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টরে, প্রধান চার্জ বাহকগুলি ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হয় গর্ত . এগুলি পাওয়ার জন্য তারা ব্যবহার করে গ্রহণকারী অমেধ্য — অ্যালুমিনিয়াম, বোরন

সেমিকন্ডাক্টর n - প্রকার (ইলেক্ট্রনিক পরিবাহিতা)

একটি অপবিত্র ফসফরাস পরমাণু সাধারণত ক্রিস্টাল জালির জায়গায় প্রধান পরমাণুকে প্রতিস্থাপন করে। এই ক্ষেত্রে, ফসফরাস পরমাণুর চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন পার্শ্ববর্তী চারটি সিলিকন পরমাণুর চারটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের সংস্পর্শে এসে আটটি ইলেকট্রনের একটি স্থিতিশীল শেল তৈরি করে। ফসফরাস পরমাণুর পঞ্চম ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনটি তার পরমাণুর সাথে দুর্বলভাবে আবদ্ধ হতে দেখা যায় এবং বাহ্যিক শক্তির প্রভাবে (জালির তাপীয় কম্পন, বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র) সহজেই মুক্ত হয়ে যায়, সৃষ্টি করে। বিনামূল্যে ইলেকট্রন ঘনত্ব বৃদ্ধি . ক্রিস্টাল ইলেকট্রনিক বা এন-টাইপ পরিবাহিতা অর্জন করে . এই ক্ষেত্রে, ফসফরাস পরমাণু, একটি ইলেকট্রন বর্জিত, একটি ধনাত্মক চার্জ সহ সিলিকন স্ফটিক জালির সাথে কঠোরভাবে আবদ্ধ থাকে এবং ইলেকট্রন একটি মোবাইল ঋণাত্মক চার্জ। বাহ্যিক শক্তির অনুপস্থিতিতে, তারা একে অপরকে ক্ষতিপূরণ দেয়, অর্থাৎ সিলিকনে n-টাইপমুক্ত পরিবাহী ইলেকট্রনের সংখ্যা নির্ধারণ করা হয়প্রবর্তিত দাতা অপবিত্রতা পরমাণুর সংখ্যা।

সেমিকন্ডাক্টর পি - টাইপ (গর্ত পরিবাহিতা)

একটি অ্যালুমিনিয়াম পরমাণু, যার মাত্র তিনটি ভ্যালেন্স ইলেকট্রন রয়েছে, স্বাধীনভাবে প্রতিবেশী সিলিকন পরমাণুগুলির সাথে একটি স্থিতিশীল আট-ইলেক্ট্রন শেল তৈরি করতে পারে না, কারণ এটির জন্য এটির আরেকটি ইলেক্ট্রন প্রয়োজন, যা এটি কাছাকাছি অবস্থিত সিলিকন পরমাণুগুলির একটি থেকে নিয়ে যায়। একটি ইলেকট্রন-হীন সিলিকন পরমাণুর একটি ধনাত্মক চার্জ থাকে এবং যেহেতু এটি একটি প্রতিবেশী সিলিকন পরমাণু থেকে একটি ইলেক্ট্রন ধরতে পারে, তাই এটিকে একটি মোবাইল পজিটিভ চার্জ হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে যা স্ফটিক জালির সাথে সম্পর্কিত নয়, একটি গর্ত বলা হয়। একটি অ্যালুমিনিয়াম পরমাণু যা একটি ইলেক্ট্রনকে ধরে রেখেছে তা একটি নেতিবাচক চার্জযুক্ত কেন্দ্রে পরিণত হয়, যা ক্রিস্টাল জালির সাথে কঠোরভাবে আবদ্ধ থাকে। এই ধরনের সেমিকন্ডাক্টরের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা গর্তের নড়াচড়ার কারণে হয়, তাই একে পি-টাইপ হোল সেমিকন্ডাক্টর বলা হয়। গর্ত ঘনত্ব প্রবর্তিত গ্রহণকারী অপবিত্রতা পরমাণুর সংখ্যার সাথে মিলে যায়।

বৈদ্যুতিক রূপান্তর

বৈদ্যুতিক রূপান্তরএকটি অর্ধপরিবাহীতে, দুটি অঞ্চলের মধ্যে সীমানা স্তরকে বলা হয় যার শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে উল্লেখযোগ্য শারীরিক পার্থক্য রয়েছে।

নিম্নলিখিত ধরণের বৈদ্যুতিক রূপান্তরগুলি আলাদা করা হয়:

§ ইলেকট্রন-গর্ত, বা p–n জংশন- বিভিন্ন ধরণের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সহ একটি সেমিকন্ডাক্টরের দুটি অঞ্চলের মধ্যে একটি রূপান্তর;

§ দুটি অঞ্চলের মধ্যে স্থানান্তর, যদি তাদের একটি ধাতু হয় এবং অন্যটি সেমিকন্ডাক্টর হয় পি-বা n-প্রকার ( ধাতু-অর্ধপরিবাহী রূপান্তর);

§ একই ধরণের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা সহ দুটি ক্ষেত্রের মধ্যে পরিবর্তন, অপরিচ্ছন্নতার ঘনত্বে ভিন্নতা;

§ বিভিন্ন ব্যান্ড ফাঁক সহ দুটি অর্ধপরিবাহী পদার্থের মধ্যে রূপান্তর ( heterojunctions).

অনেকগুলি অর্ধপরিবাহী ডিভাইসের (ডায়োড, ট্রানজিস্টর, থাইরিস্টর, ইত্যাদি) ক্রিয়াকলাপ বিভিন্ন ধরণের পরিবাহিতা সহ অর্ধপরিবাহীগুলির মধ্যে সংস্পর্শে উদ্ভূত ঘটনার উপর ভিত্তি করে।

একটি অর্ধপরিবাহী একক স্ফটিকের দুটি অঞ্চলের মধ্যে সীমানা, যার একটির বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা রয়েছে পি, এবং অন্য মত nইলেকট্রন-হোল ট্রানজিশন বলা হয়। অঞ্চলগুলিতে প্রধান চার্জ বাহকগুলির ঘনত্ব পিএবং nসমান বা উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন হতে পারে। P–nযে ট্রানজিশনে গর্ত এবং ইলেকট্রনের ঘনত্ব প্রায় N p N n এর সমান হয় তাকে সিমেট্রিক বলে। যদি প্রধান চার্জ বাহকের ঘনত্ব ভিন্ন হয় (N p >> N n বা N p<< N n) и отличаются в 100…1000 раз, то такие переходы называют অপ্রতিসম.

অপ্রতিসম p–n- ট্রানজিশনগুলি সিমেট্রিকগুলির চেয়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, তাই ভবিষ্যতে আমরা কেবল সেগুলি বিবেচনা করব৷

আসুন একটি সেমিকন্ডাক্টর সিঙ্গেল ক্রিস্টাল (চিত্র 1.12) বিবেচনা করা যাক, যেখানে একদিকে, একটি গ্রহণকারী অপরিষ্কার প্রবর্তন করা হয়, যা এর উপস্থিতি ঘটায়

বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা প্রকার পি, এবং অন্যদিকে, একটি দাতা অপবিত্রতা চালু করা হয়েছিল, যার কারণে সেখানে এই ধরণের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা উপস্থিত হয়েছিল n. অঞ্চলের প্রতিটি মোবাইল ইতিবাচক চার্জ ক্যারিয়ার পি(গর্ত) একটি গ্রহণকারী অপবিত্রতার একটি নেতিবাচক চার্জযুক্ত আয়নের সাথে মিলে যায়, তবে স্থির, স্ফটিক জালির একটি নোডে অবস্থিত এবং অঞ্চলে nপ্রতিটি মুক্ত ইলেক্ট্রন একটি দাতা অশুদ্ধতার একটি ইতিবাচক চার্জযুক্ত আয়নের সাথে মিলে যায়, যার ফলস্বরূপ সমগ্র একক স্ফটিকটি বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ থাকে।

বৈদ্যুতিক চার্জের মুক্ত বাহক, একটি ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্টের প্রভাবে, উচ্চ ঘনত্বের স্থান থেকে কম ঘনত্বের জায়গায় যেতে শুরু করে। এইভাবে, গর্ত এলাকা থেকে ছড়িয়ে পড়বে পিঅঞ্চলে n, এবং ইলেকট্রন, বিপরীতভাবে, অঞ্চল থেকে এসেছে nঅঞ্চলে পি. একে অপরের দিকে পরিচালিত বৈদ্যুতিক চার্জের এই গতি একটি প্রসারণ কারেন্ট তৈরি করে p–n-পরিবর্তন। কিন্তু গর্ত হলেই এলাকা থেকে বেরিয়ে যায় পিএলাকায় চলে যাবে n, এটি নিজেকে ইলেকট্রন দ্বারা বেষ্টিত খুঁজে পায়, যা এই অঞ্চলে বৈদ্যুতিক চার্জের প্রধান বাহক। n. অতএব, একটি উচ্চ সম্ভাবনা রয়েছে যে একটি ইলেকট্রন একটি মুক্ত স্তর পূরণ করবে এবং একটি পুনর্মিলন ঘটনা ঘটবে, যার ফলস্বরূপ একটি গর্ত বা একটি ইলেকট্রন থাকবে না, তবে একটি বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ অর্ধপরিবাহী পরমাণু থাকবে। কিন্তু যদি পূর্বে প্রতিটি গর্তের ইতিবাচক বৈদ্যুতিক চার্জ অঞ্চলে গ্রহণকারী অশুদ্ধতা আয়নের ঋণাত্মক চার্জ দ্বারা ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয় পি, এবং ইলেকট্রন চার্জ হল এই অঞ্চলে দাতা অশুদ্ধতা আয়নের ধনাত্মক চার্জ n, তারপর একটি গর্ত এবং একটি ইলেকট্রনের পুনর্মিলনের পরে, এই ছিদ্র এবং ইলেক্ট্রন তৈরি করে এমন স্থির অপরিষ্কার আয়নগুলির বৈদ্যুতিক চার্জগুলি অপূরণীয় থেকে যায়। এবং সর্বপ্রথম, অপরিষ্কার আয়নগুলির ক্ষতিপূরণহীন চার্জগুলি ইন্টারফেসের (চিত্র 1.13) কাছে নিজেকে প্রকাশ করে, যেখানে স্থান চার্জের একটি স্তর গঠিত হয়, একটি সংকীর্ণ ফাঁক দিয়ে আলাদা করা হয়। এই চার্জগুলির মধ্যে একটি তীব্রতার সাথে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি হয় ই, যাকে সম্ভাব্য বাধা ক্ষেত্র বলা হয় এবং দুটি অঞ্চলের মধ্যে ইন্টারফেসে সম্ভাব্য পার্থক্য যা এই ক্ষেত্রটি নির্ধারণ করে তাকে যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য বলা হয়
এই বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি বৈদ্যুতিক চার্জের মোবাইল ক্যারিয়ারগুলিতে কাজ করতে শুরু করে। তাই এলাকায় গর্ত পি- প্রধান বাহক, এই ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপের অঞ্চলে প্রবেশ করে, এটি থেকে একটি প্রতিরোধমূলক, বিকর্ষণমূলক প্রভাব অনুভব করে এবং এই ক্ষেত্রের শক্তির লাইন বরাবর অগ্রসর হয়, এই অঞ্চলের আরও গভীরে ঠেলে দেওয়া হবে। পি. একইভাবে, অঞ্চল থেকে ইলেকট্রন n, সম্ভাব্য বাধা ক্ষেত্রের কর্মের অঞ্চলের মধ্যে পড়ে, এটি দ্বারা এলাকার আরও গভীরে ধাক্কা দেওয়া হবে n. এইভাবে, একটি সংকীর্ণ অঞ্চলে যেখানে সম্ভাব্য বাধা ক্ষেত্রটি কাজ করে, সেখানে একটি স্তর তৈরি হয় যেখানে কার্যত কোনও বিনামূল্যে বৈদ্যুতিক চার্জ বাহক নেই এবং ফলস্বরূপ, উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। এটি তথাকথিত বাধা স্তর।

এলাকায় থাকলে পিযদি একটি মুক্ত ইলেক্ট্রন, যা এই অঞ্চলের জন্য একটি সংখ্যালঘু বাহক, কোনওভাবে ইন্টারফেসের কাছাকাছি এসে যায়, তবে এটি সম্ভাব্য বাধার বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র থেকে একটি ত্বরিত প্রভাব অনুভব করবে, যার ফলস্বরূপ এই ইলেকট্রনটি ইন্টারফেস জুড়ে নিক্ষিপ্ত হবে। অঞ্চলের মধ্যে n, যেখানে এটি প্রধান বাহক হবে. একইভাবে, যদি এলাকায় nযদি একটি সংখ্যালঘু বাহক (গর্ত) উপস্থিত হয়, তবে সম্ভাব্য বাধা ক্ষেত্রের প্রভাবে এটি অঞ্চলে নিক্ষিপ্ত হবে। পি, যেখানে এটি ইতিমধ্যেই প্রধান বাহক হবে। সংখ্যালঘু মিডিয়ার মাধ্যমে আন্দোলন p–n- সম্ভাব্য বাধার বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবের অধীনে স্থানান্তর ড্রিফট কারেন্ট উপাদান নির্ধারণ করে।

বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অনুপস্থিতিতে, বৈদ্যুতিক চার্জের সংখ্যাগরিষ্ঠ এবং সংখ্যালঘু বাহকের প্রবাহের মধ্যে একটি গতিশীল ভারসাম্য প্রতিষ্ঠিত হয়। অর্থাৎ কারেন্টের ডিফিউশন এবং ড্রিফট উপাদানের মধ্যে p–n-পরিবর্তন, কারণ এই উপাদানগুলি একে অপরের দিকে পরিচালিত হয়।

সম্ভাব্য চিত্র p–nরূপান্তর চিত্রে দেখানো হয়েছে। 1.13, এবং অঞ্চলগুলির মধ্যে ইন্টারফেসে সম্ভাব্য শূন্য সম্ভাবনা হিসাবে নেওয়া হয়। যোগাযোগের সম্ভাব্য পার্থক্য ইন্টারফেসে উচ্চতা সহ একটি সম্ভাব্য বাধা তৈরি করে। চিত্রটি ইলেকট্রনগুলির জন্য একটি সম্ভাব্য বাধা দেখায় যা প্রসারণের কারণে ডান থেকে বামে যাওয়ার প্রবণতা (অঞ্চল থেকে) nঅঞ্চলে পি) যদি আমরা ইতিবাচক সম্ভাবনাকে উপরের দিকে নিয়ে যাই, তাহলে আমরা বাম থেকে ডানে (অঞ্চল থেকে) বিচ্ছুরিত গর্তের সম্ভাব্য বাধার একটি চিত্র পেতে পারি পিঅঞ্চলে n).

বাহ্যিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অনুপস্থিতিতে এবং গতিশীল ভারসাম্যের শর্তে, অর্ধপরিবাহী স্ফটিকের উভয় পরিবাহী অঞ্চলে একটি একক ফার্মি স্তর প্রতিষ্ঠিত হয়।

যাইহোক, যেহেতু সেমিকন্ডাক্টরে পিফার্মি লেভেল টাইপ করুন

ভ্যালেন্স ব্যান্ডের উপরের দিকে এবং অর্ধপরিবাহীতে স্থানান্তরিত হয় n-প্রকার -

পরিবাহী ব্যান্ডের নীচে, তারপর প্রস্থে p–n-ট্রানজিশন, এনার্জি ব্যান্ড ডায়াগ্রাম (চিত্র 1.14) বাঁকানো হয় এবং একটি সম্ভাব্য বাধা তৈরি হয়:

কোথায় শক্তি বাধা যে অঞ্চলে ইলেকট্রন দ্বারা অতিক্রম করা আবশ্যক nযাতে তিনি এলাকায় যেতে পারেন পি, বা অনুরূপভাবে এলাকায় একটি গর্ত জন্য পিযাতে সে এলাকায় যেতে পারে n .

সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা অমেধ্যগুলির ঘনত্বের উপর নির্ভর করে, যেহেতু এটি পরিবর্তিত হলে, ফার্মি স্তর পরিবর্তিত হয়, ব্যান্ডের ফাঁকের মাঝখান থেকে তার উপরের বা নীচের সীমানায় স্থানান্তরিত হয়।

1.7.2। p–n জংশনের গেট সম্পত্তি

P–n-জংশন এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্টের দিকের উপর নির্ভর করে এর বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের পরিবর্তন করার বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এই সম্পত্তি বলা হয় ভালভ, এবং এই সম্পত্তি সহ একটি ডিভাইস বলা হয় বৈদ্যুতিক ভালভ.

এর বিবেচনা করা যাক p–n- জংশন যেখানে একটি বহিরাগত ভোল্টেজ উৎস Uin চিত্রে দেখানো পোলারিটির সাথে সংযুক্ত। 1.15, এলাকায় “+” পি-টাইপ, "-" এলাকায় n-টাইপ এই সংযোগ বলা হয় সরাসরি সংযোগ p–n-পরিবর্তন (বা p–n জংশনের সরাসরি পক্ষপাত) তারপর বাহ্যিক উৎসের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি ই Vn সম্ভাব্য বাধার ক্ষেত্রের শক্তির দিকে পরিচালিত হবে ইএবং তাই ফলে উত্তেজনা একটি হ্রাস হতে হবে ই res:

ই কাট = ই - ই ইন , (1.14).

এর ফলে, সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা হ্রাস পাবে এবং সংলগ্ন অঞ্চলে ইন্টারফেস জুড়ে ছড়িয়ে থাকা সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহকের সংখ্যা বৃদ্ধি পাবে, যা তথাকথিত ফরোয়ার্ড কারেন্ট গঠন করে। p–n-পরিবর্তন। এই ক্ষেত্রে, প্রধান বাহকগুলির উপর সম্ভাব্য বাধা ক্ষেত্রের প্রতিরোধক, বিকর্ষণমূলক প্রভাব হ্রাসের কারণে, ব্লকিং স্তরের প্রস্থ হ্রাস পায় (’< ) и, соответственно, уменьшается его сопротивление.

বাহ্যিক ভোল্টেজ বাড়ার সাথে সাথে ফরোয়ার্ড কারেন্ট p–n- স্থানান্তর বৃদ্ধি পায়। ইন্টারফেস অতিক্রম করার পরে, সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহক অর্ধপরিবাহীর বিপরীত অঞ্চলে সংখ্যালঘু বাহক হয়ে ওঠে এবং এর গভীরে যাওয়ার পরে, এই অঞ্চলের সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহকের সাথে পুনরায় সংযুক্ত হয়। কিন্তু যতক্ষণ পর্যন্ত একটি বাহ্যিক উৎস সংযুক্ত থাকে, ততক্ষণ জংশনের মধ্য দিয়ে কারেন্ট বাহ্যিক সার্কিট থেকে ইলেকট্রনের ক্রমাগত প্রবাহ দ্বারা বজায় থাকে n- অঞ্চল এবং তাদের প্রস্থান পিবাহ্যিক সার্কিটের অঞ্চলগুলি, যার কারণে গর্তের ঘনত্ব পি- অঞ্চল

মাধ্যমে চার্জ বাহক পরিচিতি p–nট্রানজিশন যখন সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা সেমিকন্ডাক্টরের অঞ্চলে হ্রাস পায়, যেখানে এই বাহকগুলি সংখ্যালঘু, বলা হয় চার্জ ক্যারিয়ার ইনজেকশন.

যখন গর্ত অঞ্চল থেকে সরাসরি কারেন্ট প্রবাহিত হয় rইলেকট্রনিক অঞ্চলে nগর্তগুলিকে ইনজেকশন দেওয়া হয় এবং ইলেকট্রনগুলিকে ইলেকট্রন অঞ্চল থেকে গর্ত অঞ্চলে ইনজেকশন দেওয়া হয়।

অপেক্ষাকৃত কম প্রতিরোধ ক্ষমতা সহ একটি ইনজেকশন স্তর বলা হয় নির্গতকারী; যে স্তরে সংখ্যালঘু চার্জ বাহকদের ইনজেকশন হয় - ভিত্তি.

চিত্রে। চিত্র 1.16 এনার্জি ব্যান্ড ডায়াগ্রামটি ফরোয়ার্ড বায়াসের সাথে সম্পর্কিত দেখায় p–n-পরিবর্তন।

যদি р-n- জংশনে বিপরীত মেরুত্ব “–” সহ একটি বাহ্যিক উত্স সংযুক্ত করুন পি-টাইপ, "+" এলাকায় n-টাইপ (চিত্র 1.17), তারপর এই ধরনের সংযোগ বলা হয় p–n জংশনের বিপরীত সুইচিং(বা p–n জংশনের বিপরীত পক্ষপাত).

এই ক্ষেত্রে, এই উৎসের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি ই vn বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি হিসাবে একই দিকে নির্দেশিত হবে ইসম্ভাব্য বাধা; সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা বৃদ্ধি পায়, এবং সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহকের প্রসারণ বর্তমান কার্যত শূন্যের সমান হয়ে যায়। বর্ধিত ব্রেকিং, প্রধান চার্জ বাহকগুলিতে মোট বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিকর্ষণমূলক প্রভাবের কারণে, ব্লকিং স্তরের প্রস্থ বৃদ্ধি পায় (>), এবং এর প্রতিরোধ ক্ষমতা তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায়।

এখন মাধ্যমে р–n-পরিবর্তন, একটি খুব ছোট কারেন্ট প্রবাহিত হবে, প্রধান বাহকগুলির ইন্টারফেসে মোট বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের স্থানান্তরের কারণে যা বিভিন্ন আয়নাইজিং কারণের প্রভাবে উদ্ভূত হয়, প্রধানত তাপ প্রকৃতির। সংখ্যালঘু চার্জ বাহক স্থানান্তর প্রক্রিয়া বলা হয় নিষ্কাশন. এই স্রোতের একটি প্রবাহ প্রকৃতি আছে এবং বলা হয় p–n জংশনের বিপরীত কারেন্ট.

চিত্রে। চিত্র 1.18 বিপরীত পক্ষপাতের সাথে সম্পর্কিত শক্তি ব্যান্ড চিত্রটি দেখায় p–n- পরিবর্তন।

উপসংহার:

1. P–n- সীমান্তে রূপান্তর গঠিত হয় পি- আর nএকটি অর্ধপরিবাহী একক স্ফটিকের মধ্যে তৈরি অঞ্চল।

2. মধ্যে প্রসারিত ফলে p–n-পরিবর্তন, একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দেখা দেয় - একটি সম্ভাব্য বাধা যা পার্শ্ববর্তী অঞ্চলে প্রধান চার্জ বাহকের ঘনত্বের সমতাকে বাধা দেয়।

3. বাহ্যিক ভোল্টেজের অনুপস্থিতিতে উ vn v p–n-ট্রানজিশন, গতিশীল ভারসাম্য প্রতিষ্ঠিত হয়: ডিফিউশন কারেন্ট সংখ্যালঘু চার্জ বাহক দ্বারা গঠিত ড্রিফট কারেন্টের সমান হয়ে যায়, যার ফলে একটি কারেন্ট হয় p–n-পরিবর্তন শূন্য হয়ে যায়।

4. ফরোয়ার্ড পক্ষপাত সঙ্গে p–n-পরিবর্তন, সম্ভাব্য বাধা হ্রাস পায় এবং জংশনের মধ্য দিয়ে অপেক্ষাকৃত বড় প্রসারণ কারেন্ট প্রবাহিত হয়।

5. যখন বিপরীত পক্ষপাতদুষ্ট p–n-পরিবর্তন, সম্ভাব্য বাধা বৃদ্ধি পায়, প্রসারণ কারেন্ট শূন্যে নেমে আসে এবং জংশনের মধ্য দিয়ে একটি ছোট ড্রিফট কারেন্ট প্রবাহিত হয়। এই যে প্রস্তাব p–n- জংশনের একমুখী পরিবাহিতা রয়েছে। এই সম্পত্তি ব্যাপকভাবে বিকল্প স্রোত সংশোধনের জন্য ব্যবহৃত হয়।

6. প্রস্থ p–n-পরিবর্তন নির্ভর করে: অশুদ্ধতার ঘনত্বের উপর পি- আর n-অঞ্চল, প্রয়োগকৃত বাহ্যিক ভোল্টেজের সাইন এবং বিশালতার উপর উ ext অমেধ্য ঘনত্ব বৃদ্ধি, প্রস্থ p–n-পরিবর্তন হ্রাস পায় এবং তদ্বিপরীত হয়। ক্রমবর্ধমান এগিয়ে ভোল্টেজ প্রস্থ সঙ্গে p–n- স্থানান্তর হ্রাস পায়। বিপরীত ভোল্টেজ বাড়ার সাথে সাথে প্রস্থ p–n- স্থানান্তর বৃদ্ধি পায়।

1.7.3। p–n জংশনের কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য

কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য p–n- ট্রানজিশন হল কারেন্টের মাধ্যমে নির্ভরতা p–n- এটিতে প্রয়োগ করা ভোল্টেজের মাত্রা থেকে পরিবর্তন। অবক্ষয় স্তরের বাইরে কোনো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র নেই এমন ধারণার ভিত্তিতে এটি গণনা করা হয়, অর্থাৎ সমস্ত ভোল্টেজ প্রয়োগ করা হয় p–n-পরিবর্তন। মাধ্যমে মোট বর্তমান p–n-পরিবর্তন চারটি পদের যোগফল দ্বারা নির্ধারিত হয়:

ইলেক্ট্রন ড্রিফট কারেন্ট কোথায়;

গর্ত প্রবাহ বর্তমান;

ইলেকট্রন প্রসারণ বর্তমান;

গর্ত বিস্তার বর্তমান; ইনজেকশন ইলেকট্রন ঘনত্ব r- অঞ্চল;

ইনজেকশনের গর্ত ঘনত্ব n- অঞ্চল।

একই সময়ে, সংখ্যালঘু বাহকদের ঘনত্ব n p0এবং p n0অমেধ্য ঘনত্বের উপর নির্ভর করে এনপিএবং Nnনিম্নরূপ:

যেখানে n i, p iযথাক্রমে ইলেকট্রন এবং গর্তের চার্জ বাহকের (মিশ্রণ ছাড়া) অন্তর্নিহিত ঘনত্ব।

বাহক প্রসারণের হার υ n, p পার্থক্যতাদের গতির কাছাকাছি প্রবাহিত হতে দেওয়া যেতে পারে υ n, p ডভারসাম্যের অবস্থা থেকে ছোট বিচ্যুতি সহ একটি দুর্বল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে। এই ক্ষেত্রে, ভারসাম্যের শর্তগুলির জন্য নিম্নলিখিত সমতাগুলি সন্তুষ্ট হয়:

υ p পার্থক্য = υ পি ড = υ p, υ n পার্থক্য = υ n ড = vn.

তারপর অভিব্যক্তি (1.15) এভাবে লেখা যেতে পারে:

, (1.16).

বিপরীত কারেন্টকে নিম্নরূপ প্রকাশ করা যেতে পারে:

যেখানে Dn, p- গর্ত বা ইলেক্ট্রনের প্রসারণ সহগ;

Ln, p- গর্ত বা ইলেকট্রনের বিস্তার দৈর্ঘ্য। যেহেতু পরামিতি Dn, p , p n0 , n p0 , Ln , পি = তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে, তারপরে বিপরীত কারেন্টকে প্রায়শই বলা হয় তাপপ্রবাহ.

বাহ্যিক উত্স থেকে সরাসরি ভোল্টেজ সহ ( উ vn > 0) অভিব্যক্তিতে সূচকীয় শব্দ (1.16) দ্রুত বৃদ্ধি পায়, যা ফরোয়ার্ড কারেন্টের দ্রুত বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে, যা ইতিমধ্যে উল্লেখ করা হয়েছে, প্রধানত ডিফিউশন উপাদান দ্বারা নির্ধারিত হয়।

বাহ্যিক উত্স থেকে বিপরীত ভোল্টেজ সহ

() সূচকীয় শব্দটি ঐক্য এবং বর্তমানের তুলনায় অনেক কম р–n-পরিবর্তন প্রায় বিপরীত কারেন্টের সমান, প্রধানত ড্রিফট উপাদান দ্বারা নির্ধারিত। এই নির্ভরতার ফর্মটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। 1.19। প্রথম চতুর্ভুজটি কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যের সামনের শাখার অংশের সাথে মিলে যায় এবং তৃতীয় চতুর্ভুজটি বিপরীত শাখার সাথে মিলে যায়। ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ বাড়ার সাথে সাথে বর্তমান р–n- সামনের দিকের স্থানান্তর প্রাথমিকভাবে তুলনামূলকভাবে ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায় এবং তারপরে ফরোয়ার্ড কারেন্টের দ্রুত বৃদ্ধির একটি অংশ শুরু হয়, যা অর্ধপরিবাহী কাঠামোর অতিরিক্ত উত্তাপের দিকে পরিচালিত করে। যদি এই ক্ষেত্রে উত্পন্ন তাপের পরিমাণ সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টাল থেকে প্রাকৃতিকভাবে বা এর সাহায্যে অপসারণ করা তাপের পরিমাণকে ছাড়িয়ে যায়

বিশেষ কুলিং ডিভাইস, তারপর অপরিবর্তনীয় পরিবর্তন সেমিকন্ডাক্টর গঠন ঘটতে পারে, স্ফটিক জালি ধ্বংস পর্যন্ত. অতএব, সরাসরি বর্তমান р–nস্থানান্তর অবশ্যই একটি নিরাপদ স্তরের মধ্যে সীমাবদ্ধ হতে হবে যা অর্ধপরিবাহী কাঠামোর অতিরিক্ত গরম হওয়া প্রতিরোধ করে। এটি করার জন্য, সিরিজের সাথে সংযুক্ত একটি সীমাবদ্ধ প্রতিরোধক ব্যবহার করা প্রয়োজন p–n-পরিবর্তন।

ক্রমবর্ধমান বিপরীত ভোল্টেজ প্রয়োগ সঙ্গে р–n-ট্রানজিশন, বিপরীত কারেন্ট সামান্য পরিবর্তিত হয়, যেহেতু কারেন্টের ড্রিফট উপাদান, যা রিভার্স সুইচিং এর সময় প্রচলিত থাকে, প্রধানত স্ফটিকের তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে এবং রিভার্স ভোল্টেজের বৃদ্ধি শুধুমাত্র ড্রিফটের গতি বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে। সংখ্যালঘু বাহক তাদের সংখ্যা পরিবর্তন না করে। বিপরীত ভোল্টেজ না পৌঁছানো পর্যন্ত এই পরিস্থিতি বজায় থাকবে, যেখানে বিপরীত কারেন্টের একটি নিবিড় বৃদ্ধি শুরু হয় - তথাকথিত p–n জংশন ব্রেকডাউন.

1.7.4। p–n জংশন ব্রেকডাউনের প্রকার

বিপরীত এবং অপরিবর্তনীয় ভাঙ্গন সম্ভব। একটি বিপরীত ভাঙ্গন যা পরে একটি ভাঙ্গন p–n- ট্রানজিশন চালু আছে। অপরিবর্তনীয় ভাঙ্গন সেমিকন্ডাক্টর কাঠামোর ধ্বংসের দিকে নিয়ে যায়।

ভাঙ্গন চার ধরনের আছে: তুষারপাত, টানেল, তাপ এবং পৃষ্ঠ। তুষারপাত এবং টানেল ভাঙ্গন এই নামে একত্রিত করা হবে - বৈদ্যুতিক ভাঙ্গন, যা বিপরীতমুখী। অপরিবর্তনীয় তাপ এবং পৃষ্ঠ অন্তর্ভুক্ত.

তুষারপাতের ভাঙ্গনউল্লেখযোগ্য বেধ সহ সেমিকন্ডাক্টরের বৈশিষ্ট্য р–n- হালকাভাবে ডোপড সেমিকন্ডাক্টর দ্বারা গঠিত জংশন। এই ক্ষেত্রে, অবক্ষয় স্তরের প্রস্থ বাহকগুলির বিস্তার দৈর্ঘ্যের চেয়ে অনেক বেশি। একটি ভোল্টেজ সহ একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবের অধীনে ভাঙ্গন ঘটে ই(8…12) , .একটি তুষারপাতের ভাঙ্গনে, প্রধান ভূমিকাটি তাপের প্রভাবে গঠিত সংখ্যালঘু বাহকদের অন্তর্গত р–n-পরিবর্তন।

এই বাহক একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দ্বারা পরীক্ষা করা হয় р–n-ট্রানজিশনের একটি ত্বরিত প্রভাব রয়েছে এবং এই ক্ষেত্রের শক্তির লাইন বরাবর দ্রুত অগ্রসর হতে শুরু করে। একটি নির্দিষ্ট তীব্রতার মানতে, গড় মুক্ত পথ l (চিত্র 1.20) এ সংখ্যালঘু চার্জ বাহকগুলি এমন গতিতে ত্বরান্বিত করতে পারে যে তাদের গতিশক্তি একটি অর্ধপরিবাহী পরমাণুর সাথে পরবর্তী সংঘর্ষের সময় এটি আয়নাইজ করার জন্য যথেষ্ট হতে পারে, যেমন এর ভ্যালেন্স ইলেকট্রনগুলির একটিকে "নক আউট" করে এবং এটিকে পরিবাহী ব্যান্ডে ফেলে দেয়, যার ফলে একটি ইলেক্ট্রন-হোল জোড়া তৈরি হয়। ফলস্বরূপ বাহকগুলিও বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে ত্বরান্বিত হতে শুরু করবে, অন্যান্য নিরপেক্ষ পরমাণুর সাথে সংঘর্ষ করবে এবং প্রক্রিয়াটি এইভাবে একটি তুষারপাতের মতো বৃদ্ধি পাবে। এই ক্ষেত্রে, বিপরীত কারেন্টের একটি ধারালো বৃদ্ধি কার্যত ধ্রুবক বিপরীত ভোল্টেজের সাথে ঘটে।

তুষারপাতের ভাঙ্গনের বৈশিষ্ট্যযুক্ত প্যারামিটারটি হল তুষারপাতের গুণগত গুণাঙ্ক M, যা একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের অঞ্চলে তুষারপাতের সংখ্যা হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। তুষারপাতের গুণনের পর বিপরীত কারেন্টের মাত্রা সমান হবে:

প্রাথমিক স্রোত কোথায়; উ- প্রয়োগ করা ভোল্টেজ; উ p – তুষারপাত ব্রেকডাউন ভোল্টেজ; n– Ge-এর জন্য 3, Si-এর জন্য 5-এর সমান গুণাঙ্ক।

টানেল ভাঙ্গনখুব পাতলা হয় р–n-পরিবর্তন, যা অমেধ্যের খুব উচ্চ ঘনত্বে সম্ভব এন 10 19 সেমি -3 যখন রূপান্তর প্রস্থ ছোট হয়ে যায় (প্রায় 0.01 μm) এবং বিপরীত ভোল্টেজের (কয়েক ভোল্ট) ছোট মানগুলিতে, যখন একটি বড় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের গ্রেডিয়েন্ট ঘটে। একটি উচ্চ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি, ক্রিস্টাল জালির পরমাণুর উপর কাজ করে, ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের শক্তি বাড়ায় এবং ভ্যালেন্স ব্যান্ড থেকে "পাতলা" শক্তি বাধা (চিত্র 1.21) এর মাধ্যমে তাদের টানেলিং "লিকেজ" এর দিকে নিয়ে যায় পি-পরিবাহী ব্যান্ডের অঞ্চল n- অঞ্চল তদুপরি, চার্জ ক্যারিয়ারের শক্তি পরিবর্তন না করেই "লিকেজ" ঘটে। টানেলিং ব্রেকডাউন একটি প্রায় ধ্রুবক বিপরীত ভোল্টেজের সাথে বিপরীত কারেন্টের তীব্র বৃদ্ধি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

যদি উভয় প্রকারের বৈদ্যুতিক ভাঙ্গনের জন্য বিপরীত কারেন্ট সর্বাধিক অনুমোদিত মান অতিক্রম না করে যেখানে

সেমিকন্ডাক্টরের স্ফটিক কাঠামোর উত্তাপ এবং ধ্বংস, তারা বিপরীতমুখী এবং বহুবার পুনরুত্পাদন করা যেতে পারে।

টেপলভব্রেকডাউন বলা হয় р-n-ক্রমবর্ধমান স্ফটিক তাপমাত্রার সাথে চার্জ বাহকের সংখ্যা বৃদ্ধির কারণে সৃষ্ট স্থানান্তর। বিপরীত ভোল্টেজ এবং বর্তমান বৃদ্ধি সঙ্গে, তাপ শক্তি মুক্তি р–n-পরিবর্তন, এবং, সেই অনুযায়ী, স্ফটিক কাঠামোর তাপমাত্রা। তাপের প্রভাবে, স্ফটিক পরমাণুর কম্পন তীব্র হয় এবং তাদের সাথে ভ্যালেন্স ইলেকট্রনের বন্ধন দুর্বল হয়ে যায়, তাদের পরিবাহী ব্যান্ডে স্থানান্তরের সম্ভাবনা বৃদ্ধি পায় এবং অতিরিক্ত ইলেকট্রন-হোল ক্যারিয়ার জোড়া তৈরি হয়। যদি বৈদ্যুতিক শক্তি হয় р–n-পরিবর্তন সর্বাধিক অনুমোদিত মানকে অতিক্রম করে, তারপর তাপ উত্পাদন প্রক্রিয়াটি তুষারপাতের মতো বৃদ্ধি পায়, কাঠামোর একটি অপরিবর্তনীয় পুনর্গঠন স্ফটিকের মধ্যে ঘটে এবং р-n- রূপান্তর ধ্বংস হয়.

তাপীয় ভাঙ্গন প্রতিরোধ করতে, নিম্নলিখিত শর্ত পূরণ করা আবশ্যক:

যেখানে সর্বোচ্চ অনুমোদিত শক্তি অপচয় হয় р-n-পরিবর্তন।

সারফেস ব্রেকডাউন. বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি বন্টন মধ্যে р–n-জংশন সেমিকন্ডাক্টরের পৃষ্ঠে উপস্থিত চার্জগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন করতে পারে। সারফেস চার্জ জংশনের পুরুত্ব বৃদ্ধি বা হ্রাস করতে পারে, যার ফলশ্রুতিতে জংশন পৃষ্ঠে ভাঙ্গন ঘটতে পারে একটি ক্ষেত্রের শক্তির চেয়ে কম যা সেমিকন্ডাক্টরের বেধে ভাঙ্গন ঘটাতে প্রয়োজন। এই ঘটনা বলা হয় পৃষ্ঠ ভাঙ্গন. অর্ধপরিবাহী পৃষ্ঠের সীমানাযুক্ত মাধ্যমের অস্তরক বৈশিষ্ট্য দ্বারা পৃষ্ঠ ভাঙ্গনের একটি প্রধান ভূমিকা পালন করা হয়। পৃষ্ঠ ভাঙ্গনের সম্ভাবনা কমাতে, উচ্চ অস্তরক ধ্রুবক সহ বিশেষ প্রতিরক্ষামূলক আবরণ ব্যবহার করা হয়।

1.7.5। ক্ষমতা р–n-পরিবর্তন

দ্বারা বহিরাগত ভোল্টেজ পরিবর্তন p–n-ট্রানজিশন অবক্ষয় স্তরের প্রস্থের পরিবর্তনের দিকে নিয়ে যায় এবং তদনুসারে, এতে বৈদ্যুতিক চার্জ জমা হয় (এটি রূপান্তরের কাছাকাছি ইনজেকশনযুক্ত চার্জ ক্যারিয়ারগুলির ঘনত্বের পরিবর্তনের কারণেও হয়)। এর উপর ভিত্তি করে p–n- জংশনটি একটি ক্যাপাসিটরের মতো আচরণ করে, যার ক্যাপাসিট্যান্স সঞ্চিত পরিবর্তনের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় p–n-প্রয়োগিত বাহ্যিক ভোল্টেজে চার্জের স্থানান্তর যা এই পরিবর্তন ঘটায়।

পার্থক্য করা বাধা(বা চার্জার) এবং বিস্তারক্ষমতা р-n-পরিবর্তন।

ব্যারিয়ার ক্যাপাসিট্যান্স বিপরীত-সংযুক্তের সাথে মিলে যায় p–n-জাংশন, যা একটি সাধারণ ক্যাপাসিটর হিসাবে বিবেচিত হয়, যেখানে প্লেটগুলি হ্রাস স্তরের সীমানা, এবং হ্রাস স্তরটি নিজেই বর্ধিত অস্তরক ক্ষতি সহ একটি অপূর্ণ অস্তরক হিসাবে কাজ করে:

অর্ধপরিবাহী পদার্থের আপেক্ষিক অস্তরক ধ্রুবক কোথায়; - বৈদ্যুতিক ধ্রুবক (); এস - এলাকা p–n-পরিবর্তন; - ক্ষয়প্রাপ্ত স্তরের প্রস্থ।

ব্যারিয়ার ক্যাপাসিট্যান্স ক্রমবর্ধমান ক্ষেত্রফলের সাথে বৃদ্ধি পায় p–nসেমিকন্ডাক্টরের ট্রানজিশন এবং অস্তরক ধ্রুবক এবং ক্ষয়প্রাপ্ত স্তরের প্রস্থ হ্রাস করা। স্থানান্তর এলাকার উপর নির্ভর করে, সি বার কয়েক থেকে শত শত পিকোফরাড হতে পারে।

বাধা ক্যাপাসিট্যান্সের একটি বৈশিষ্ট্য হল এটি একটি ননলাইনার ক্যাপাসিট্যান্স। বিপরীত ভোল্টেজ বাড়ার সাথে সাথে সংযোগের প্রস্থ বাড়ে এবং ক্যাপাসিট্যান্সও বাড়ে। বার থেকেহ্রাস পায় আসক্তির প্রকৃতি C বার = f (U arr)চিত্রে গ্রাফ দেখায়। 1.22। দৃশ্যত, প্রভাব অধীনে U নমুনাক্ষমতা বার থেকেকয়েকবার পরিবর্তন।

ডিফিউশন ক্ষমতা মোবাইল চার্জ বাহকের সঞ্চয়কে চিহ্নিত করে n- আর পিজংশনে ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ সহ অঞ্চল। এটি কার্যত শুধুমাত্র সরাসরি ভোল্টেজে বিদ্যমান থাকে, যখন চার্জ বাহকগুলি একটি হ্রাসকৃত সম্ভাব্য বাধার মধ্য দিয়ে প্রচুর পরিমাণে ছড়িয়ে পড়ে (ইনজেক্ট করে) এবং পুনঃসংযোজন করার সময় ছাড়াই জমা হয় n- আর পি- অঞ্চল। প্রতিটি সরাসরি ভোল্টেজের মান দুটি বিপরীত চার্জের নির্দিষ্ট মানের সাথে মিলে যায় + Q ডিফারেনশিয়ালএবং -Q পার্থক্য, মধ্যে জমা n- আর পিস্থানান্তরের মাধ্যমে বাহকগুলির বিস্তারের কারণে অঞ্চলগুলি। ক্ষমতা ডিফারেনশিয়াল সহসম্ভাব্য পার্থক্যের সাথে চার্জের অনুপাত উপস্থাপন করে:

বৃদ্ধির সাথে ইউ পিআরফরোয়ার্ড কারেন্ট ভোল্টেজের চেয়ে দ্রুত বৃদ্ধি পায়, কারণ ফরোয়ার্ড কারেন্টের জন্য কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যের একটি অরৈখিক রূপ রয়েছে, তাই প্রশ্ন পার্থক্যচেয়ে দ্রুত বাড়ছে ইউ পিআরএবং ডিফারেনশিয়াল সহবৃদ্ধি পায়

প্রসারণ ক্ষমতা বাধা ক্ষমতা থেকে অনেক বড়, কিন্তু এটি ব্যবহার করা যাবে না কারণ এটা কম ফরোয়ার্ড প্রতিরোধের সঙ্গে shunted হতে সক্রিয় p–n-পরিবর্তন। ডিফিউশন ক্যাপাসিট্যান্সের সংখ্যাগত অনুমান দেখায় যে এর মান মাইক্রোফ্যারাডের বেশ কয়েকটি ইউনিটে পৌঁছেছে।

এইভাবে, р–n- জংশন একটি পরিবর্তনশীল ক্যাপাসিটর হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে,

প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের মাত্রা এবং চিহ্ন দ্বারা নিয়ন্ত্রিত।

1.7.6। ধাতু-অর্ধপরিবাহী যোগাযোগ

আধুনিক সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসে, সাথে যোগাযোগ ছাড়াও p–n-ট্রানজিশন ধাতু-অর্ধপরিবাহী পরিচিতি ব্যবহার করে।

ধাতু-অর্ধপরিবাহী যোগাযোগ সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালের যোগাযোগের বিন্দুতে ঘটে n- বা rধাতু সহ পরিবাহিতা প্রকার। এই ক্ষেত্রে ঘটমান প্রক্রিয়াগুলি ধাতু এবং অর্ধপরিবাহী থেকে ইলেকট্রন কাজের ফাংশনের অনুপাত দ্বারা নির্ধারিত হয়। অধীন ইলেক্ট্রন কাজ ফাংশনফার্মি স্তর থেকে একটি মুক্ত ইলেকট্রনের শক্তি স্তরে একটি ইলেকট্রন স্থানান্তর করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি বুঝুন। কাজের ফাংশন যত কম হবে, তত বেশি ইলেকট্রন একটি প্রদত্ত শরীর থেকে পালাতে পারে।

ইলেক্ট্রন প্রসারণ এবং চার্জ পুনঃবন্টনের ফলে, ইন্টারফেসের সংলগ্ন অঞ্চলগুলির বৈদ্যুতিক নিরপেক্ষতা ব্যাহত হয় এবং একটি যোগাযোগ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র এবং যোগাযোগের সম্ভাব্য পার্থক্য দেখা দেয়:

. (1.21)

ধাতু-অর্ধপরিবাহী যোগাযোগে যে ট্রানজিশন লেয়ারে একটি যোগাযোগ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বিদ্যমান তাকে বলা হয় Schottky ট্রানজিশন, জার্মান বিজ্ঞানী ডব্লিউ. স্কোটকির নামে নামকরণ করা হয়েছে, যিনি এই ধরনের পরিবর্তনের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের জন্য মৌলিক গাণিতিক সম্পর্ক প্রাপ্ত করেছিলেন।

স্কটকি ট্রানজিশনে যোগাযোগের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি প্রায় সেমিকন্ডাক্টরে কেন্দ্রীভূত হয়, যেহেতু ধাতুতে চার্জ ক্যারিয়ারের ঘনত্ব সেমিকন্ডাক্টরে চার্জ ক্যারিয়ারের ঘনত্বের চেয়ে অনেক বেশি। ধাতুতে ইলেকট্রনের পুনঃবন্টন আন্তঃপরমাণু দূরত্বের সাথে তুলনীয় একটি খুব পাতলা স্তরে ঘটে।

সেমিকন্ডাক্টরের বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং স্ফটিকের কাজের অনুপাতের উপর নির্ভর করে, বৈদ্যুতিক বাহক সহ একটি ক্ষয়প্রাপ্ত, বিপরীত বা সমৃদ্ধ স্তর প্রদর্শিত হতে পারে।

1. < , полупроводник n-টাইপ (চিত্র 1.23, ক)। এই ক্ষেত্রে, ধাতু থেকে ইলেক্ট্রন আউটপুট প্রাধান্য পাবে ( এম) একটি অর্ধপরিবাহীতে পরিণত হয়, অতএব, বেশিরভাগ বাহক (ইলেকট্রন) ইন্টারফেসের কাছাকাছি সেমিকন্ডাক্টর স্তরে জমা হয় এবং এই স্তরটি সমৃদ্ধ হয়, অর্থাৎ একটি বর্ধিত ইলেকট্রন ঘনত্ব আছে. প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের যেকোন পোলারিটির জন্য এই স্তরের প্রতিরোধের পরিমাণ ছোট হবে, এবং সেইজন্য, এই ধরনের জংশনের কোনো সংশোধনকারী বৈশিষ্ট্য নেই। একে অন্যভাবে বলা হয় অ-সংশোধনী রূপান্তর।

2. < , полупроводник পি-টাইপ (চিত্র 1.23, খ)। এই ক্ষেত্রে, সেমিকন্ডাক্টর থেকে ধাতুতে ইলেকট্রনগুলির পলায়ন প্রাধান্য পাবে, যখন সংখ্যাগরিষ্ঠ চার্জ বাহক (গর্ত) সমৃদ্ধ একটি অঞ্চল এবং কম প্রতিরোধ ক্ষমতাও সীমানা স্তরে গঠিত হয়। এই ট্রানজিশনের কোনো সংশোধনকারী সম্পত্তিও নেই।

3., এন-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর (চিত্র 1.24, ক)। এই ধরনের পরিস্থিতিতে, ইলেকট্রনগুলি প্রধানত সেমিকন্ডাক্টর থেকে ধাতুতে চলে যাবে এবং সেমিকন্ডাক্টরের সীমানা স্তরে এমন একটি অঞ্চল তৈরি হবে যা প্রধান চার্জ বাহকগুলির ক্ষয়প্রাপ্ত এবং উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা সম্পন্ন। এখানে একটি অপেক্ষাকৃত উচ্চ সম্ভাব্য বাধা তৈরি করা হয়েছে, যার উচ্চতা উল্লেখযোগ্যভাবে প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের মেরুতার উপর নির্ভর করবে। যদি, তাহলে একটি বিপরীত স্তর গঠন সম্ভব ( পি-টাইপ)। এই পরিচিতির একটি সংশোধন সম্পত্তি আছে.

4., অর্ধপরিবাহী পি-টাইপ (চিত্র 1.24, খ)। এই ধরনের অবস্থার অধীনে গঠিত একটি পরিচিতির পূর্ববর্তীটির মতো একটি সংশোধনকারী বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

ধাতব-অর্ধপরিবাহী যোগাযোগের একটি স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য হল যে, প্রচলিত থেকে ভিন্ন p–n-ট্রানজিশন এখানে ইলেকট্রন এবং গর্তের সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা ভিন্ন। ফলস্বরূপ, এই ধরনের পরিচিতিগুলি নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে অ-ইনজেকশন হতে পারে, যেমন যখন যোগাযোগের মধ্য দিয়ে প্রত্যক্ষ কারেন্ট প্রবাহিত হয়, সংখ্যালঘু বাহককে সেমিকন্ডাক্টর অঞ্চলে ইনজেকশন দেওয়া হবে না, যা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং স্পন্দিত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসের জন্য খুবই গুরুত্বপূর্ণ।

সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড

একটি ইলেকট্রন-হোল সংযোগ একটি সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালের দুটি অংশের মধ্যে একটি পাতলা স্তর, যার একটি অংশে ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা এবং অন্যটি গর্ত পরিবাহিতা।

একটি ইলেক্ট্রন-হোল সংযোগ তৈরির প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়া ভিন্ন হতে পারে: ফিউশন (অ্যালয় ডায়োড), একটি পদার্থের অন্য পদার্থের মধ্যে ছড়িয়ে পড়া (ডিফিউশন ডায়োড), এপিটাক্সি - অন্যটির পৃষ্ঠে একটি স্ফটিকের ভিত্তিক বৃদ্ধি (এপিটাক্সিয়াল ডায়োড) ইত্যাদি। নকশা অনুসারে, ইলেক্ট্রন-হোল সংযোগগুলি প্রতিসাম্য এবং অপ্রতিসম, তীক্ষ্ণ এবং মসৃণ, প্ল্যানার এবং পয়েন্টওয়াইজ ইত্যাদি হতে পারে। যাইহোক, সমস্ত ধরণের ট্রানজিশনের জন্য, প্রধান সম্পত্তি হল অসমমিত বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, যেখানে স্ফটিকটি এক দিকে কারেন্ট পাস করে, কিন্তু অন্য এটা পাস না.

ইলেক্ট্রন-হোল ট্রানজিশনের গঠন চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.1ক এই সংযোগস্থলের একটি অংশ একটি দাতা অশুদ্ধতা সঙ্গে ডোপ করা হয় এবং ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা (N-অঞ্চল) আছে। অন্য অংশ, একটি গ্রহণকারী অপবিত্রতা সঙ্গে ডোপড, গর্ত পরিবাহিতা (P-অঞ্চল) আছে। এক অংশে ইলেক্ট্রনের ঘনত্ব এবং অন্য অংশে গর্তের ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন। উপরন্তু, উভয় অংশে সংখ্যালঘু বাহকদের একটি ছোট ঘনত্ব আছে।

এন-অঞ্চলের ইলেকট্রনগুলি P-অঞ্চলে প্রবেশ করে, যেখানে ইলেক্ট্রনের ঘনত্ব অনেক কম। একইভাবে, P অঞ্চল থেকে ছিদ্র N অঞ্চলে চলে যায়। বিপরীত চার্জের পাল্টা-আন্দোলনের ফলস্বরূপ, একটি তথাকথিত ডিফিউশন কারেন্ট দেখা দেয়। ইলেকট্রন এবং ছিদ্র, ইন্টারফেস অতিক্রম করার পরে, বিপরীত চার্জ পিছনে ফেলে, যা প্রসারণ কারেন্টের আরও উত্তরণকে বাধা দেয়। ফলস্বরূপ, গতিশীল ভারসাম্য সীমানায় এবং বন্ধ হওয়ার পরে প্রতিষ্ঠিত হয় এন-এবং P-অঞ্চল, সার্কিটে কোন কারেন্ট প্রবাহিত হয় না। ট্রানজিশনে স্পেস চার্জের ঘনত্বের বন্টন চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.1 খ.

এই ক্ষেত্রে, ইন্টারফেসে ক্রিস্টালের ভিতরে একটি অভ্যন্তরীণ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র E অভ্যন্তরীণ উপস্থিত হয়, যার দিকটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.1। এই ক্ষেত্রের শক্তি ইন্টারফেসে সর্বাধিক, যেখানে স্পেস চার্জের চিহ্ন হঠাৎ করে পরিবর্তিত হয়। ইন্টারফেস থেকে কিছু দূরত্বে, কোন স্থান চার্জ নেই এবং অর্ধপরিবাহী নিরপেক্ষ।

p-n জংশনে সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য দ্বারা নির্ধারিত হয় এন-এবং P-অঞ্চল। যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য, ঘুরে, এই এলাকায় অমেধ্য ঘনত্ব উপর নির্ভর করে:

যেখানে j T = kT/q - তাপ সম্ভাবনা,

Nnএবং আর র- n - এবং p - অঞ্চলে ইলেকট্রন এবং গর্তের ঘনত্ব,

n i, একটি অপরিবর্তিত অর্ধপরিবাহীতে চার্জ বাহকের ঘনত্ব।

জার্মেনিয়ামের যোগাযোগের সম্ভাব্য পার্থক্য হল 0.6... 0.7 V, এবং সিলিকনের জন্য - 0.9... 1.2 V। সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা একটি বাহ্যিক ভোল্টেজ প্রয়োগ করে পরিবর্তন করা যেতে পারে পি-পি-স্থানান্তর যদি একটি বহিরাগত ভোল্টেজ একটি pn জংশনে একটি ক্ষেত্র তৈরি করে যা অভ্যন্তরীণ একের সাথে মিলে যায়, তাহলে সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা প্রয়োগ করা ভোল্টেজের বিপরীত পোলারিটির সাথে সাথে সম্ভাব্য বাধার উচ্চতা হ্রাস পায়।

ভাত। 2.1. শার্প পি-এন জংশন এবং এতে স্পেস চার্জ ডিস্ট্রিবিউশন

যদি প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্যের সমান হয়, তাহলে সম্ভাব্য বাধা সম্পূর্ণরূপে অদৃশ্য হয়ে যায়

একটি p-n জংশনের কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য জংশনের মাধ্যমে কারেন্টের নির্ভরতাকে প্রতিনিধিত্ব করে যখন এটিতে প্রয়োগ করা ভোল্টেজের মান এবং পোলারিটি পরিবর্তিত হয়। যদি প্রয়োগ করা ভোল্টেজ সম্ভাব্য বাধা হ্রাস করে, তবে এটিকে সরাসরি বলা হয়, এবং যদি এটি এটিকে বাড়িয়ে দেয় তবে এটিকে বিপরীত বলা হয়।

পিএন জংশনে ফরোয়ার্ড এবং রিভার্স ভোল্টেজের প্রয়োগ চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.2।

একটি পিএন জংশনে বিপরীত কারেন্ট একটি অঞ্চলে সংখ্যালঘু বাহক দ্বারা সৃষ্ট হয়, যা স্পেস চার্জ অঞ্চলের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে প্রবাহিত হয়ে এমন একটি অঞ্চলে শেষ হয় যেখানে তারা ইতিমধ্যেই সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহক। যেহেতু সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহকগুলির ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে সংখ্যালঘু বাহকের ঘনত্বকে ছাড়িয়ে যায়, তাই সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহকের একটি ছোট অতিরিক্ত পরিমাণের উপস্থিতি কার্যত সেমিকন্ডাক্টরের ভারসাম্যের অবস্থাকে পরিবর্তন করবে না। এইভাবে, বিপরীত স্রোত শুধুমাত্র স্পেস চার্জ অঞ্চলের সীমানায় উপস্থিত সংখ্যালঘু বাহকের সংখ্যার উপর নির্ভর করে। বাহ্যিকভাবে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ এই বাহকগুলি এক অঞ্চল থেকে অন্য অঞ্চলে যাওয়ার হার নির্ধারণ করে, কিন্তু প্রতি ইউনিট সময়ে জংশনের মধ্য দিয়ে যাওয়া বাহকের সংখ্যা নয়। ফলস্বরূপ, জংশনের মধ্য দিয়ে বিপরীত কারেন্ট একটি পরিবাহী কারেন্ট এবং এটি সম্ভাব্য বাধার উচ্চতার উপর নির্ভর করে না, অর্থাৎ, জংশন জুড়ে বিপরীত ভোল্টেজ পরিবর্তিত হলে এটি স্থির থাকে।

এই স্রোতকে স্যাচুরেশন কারেন্ট বলা হয় এবং এটি চিহ্নিত করা হয়

I arr = I S.

যখন একটি পিএন জংশন ফরোয়ার্ড বায়াসড হয়, তখন একটি (ডিফিউশন) স্রোত উপস্থিত হয়, যা সম্ভাব্য বাধা অতিক্রম করে সংখ্যাগরিষ্ঠ বাহকের বিস্তারের কারণে ঘটে।

পিএন জংশনের মধ্য দিয়ে যাওয়ার পরে, এই বাহকগুলি সেমিকন্ডাক্টরের অঞ্চলে প্রবেশ করে যার জন্য তারা সংখ্যালঘু বাহক। এই ক্ষেত্রে, সংখ্যালঘু বাহকের ঘনত্ব ভারসাম্য ঘনত্বের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেতে পারে। এই ঘটনাটিকে ক্যারিয়ার ইনজেকশন বলা হয়।

এইভাবে, যখন ইলেক্ট্রন অঞ্চল থেকে গর্ত অঞ্চলে রূপান্তরের মধ্য দিয়ে একটি প্রত্যক্ষ কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন ইলেকট্রন ইনজেকশন ঘটবে এবং গর্ত অঞ্চল থেকে হোল ইনজেকশন ঘটবে। ডিফিউশন কারেন্ট সম্ভাব্য বাধার উচ্চতার উপর নির্ভর করে এবং এটি হ্রাসের সাথে সাথে তাত্পর্যপূর্ণভাবে বৃদ্ধি পায়:

যেখানে উ- p-n জংশনে ভোল্টেজ।

চিত্র 2 পি-এন জংশনে বিপরীত (ক) এবং ফরোয়ার্ড (খ) ভোল্টেজের প্রয়োগ

ডিফিউশন কারেন্ট ছাড়াও, ফরোয়ার্ড কারেন্টে বিপরীত দিকে প্রবাহিত একটি পরিবাহী কারেন্ট থাকে, তাই p-n জংশনকে অগ্রসর করার সময় মোট কারেন্ট ডিফিউশন কারেন্ট (2.2) এবং কন্ডাকশন কারেন্টের মধ্যে পার্থক্যের সমান হবে:

সমীকরণ (2.3) কে Ebers-Moll সমীকরণ বলা হয়, এবং p-n জংশনের সংশ্লিষ্ট কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.3। যেহেতু T = 300 K তে তাপ সম্ভাব্য j t = 25 mV, তাহলে ইতিমধ্যেই U = 0.1 V এ আমরা ধরে নিতে পারি যে

p-n জংশনের ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স সূত্র (2.3) ব্যবহার করে নির্ধারণ করা যেতে পারে:

আমরা এটা কোথা থেকে পাই

সুতরাং, উদাহরণস্বরূপ, একটি বর্তমান I = 1A এবং jT = 25 mV, জংশনের ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স হল 25 mOhm।

ফরোয়ার্ড বায়াস সহ p-n জংশনে সীমিত ভোল্টেজের মান যোগাযোগ সম্ভাব্য পার্থক্য y এর বেশি নয় প্রতিবিপরীত ভোল্টেজ pn জংশনের ভাঙ্গন দ্বারা সীমাবদ্ধ। সংখ্যালঘু বাহকের তুষারপাতের কারণে একটি পিএন জংশনের ভাঙ্গন ঘটে এবং একে তুষারপাতের ভাঙ্গন বলা হয়। একটি p-n জংশনের তুষারপাতের সময়, জংশনের মধ্য দিয়ে কারেন্ট কেবল সরবরাহের প্রতিরোধের দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে pn জংশনবৈদ্যুতিক সার্কিট (চিত্র 2.3)।

সেমিকন্ডাক্টর পি-এন-ট্রানজিশন,একটি ক্যাপাসিট্যান্স আছে, যা সাধারণত জংশনে চার্জ বৃদ্ধির অনুপাত এবং এটি জুড়ে ভোল্টেজ ড্রপ বৃদ্ধির অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যেমন

C=dq/du.

ভাত। 2.3। p-n সংযোগের ভোল্ট-অ্যাম্পিয়ার বৈশিষ্ট্য

জংশন ক্যাপাসিট্যান্স বাহ্যিক প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের মান এবং পোলারিটির উপর নির্ভর করে। জংশন জুড়ে বিপরীত ভোল্টেজের সাথে, এই ক্যাপাসিট্যান্সকে বাধা ক্যাপাসিট্যান্স বলা হয় এবং সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়

যেখানে y K হল যোগাযোগের সম্ভাব্য পার্থক্য,

উ- জংশনে বিপরীত ভোল্টেজ,

C 6ar (0) - এ বাধা ক্যাপাসিট্যান্সের মান U=0,যা পিএন জংশনের ক্ষেত্রফল এবং সেমিকন্ডাক্টর ক্রিস্টালের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে।

প্রয়োগকৃত ভোল্টেজের উপর বাধা ক্যাপাসিট্যান্সের নির্ভরতা চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.4। তাত্ত্বিকভাবে, বাধা ক্যাপাসিট্যান্স p-n জংশনে সরাসরি ভোল্টেজেও বিদ্যমান, তবে এটি একটি কম ডিফারেনশিয়াল রেজিস্ট্যান্স r ডিফারেন্সিয়াল দ্বারা বন্ধ করা হয়।

ভাত। 2.4 p-n জংশনে ভোল্টেজের উপর বাধা ক্যাপাসিট্যান্সের নির্ভরতা

যখন p-n জংশন ফরোয়ার্ড বায়াসড হয়, তখন ডিফিউশন ক্যাপাসিট্যান্স অনেক বেশি প্রভাব ফেলে, যা ফরওয়ার্ড কারেন্ট I এর মান এবং সংখ্যালঘু বাহক t এর জীবনকালের উপর নির্ভর করে। rএই ক্যাপাসিট্যান্সটি বায়াস কারেন্টের সাথে সম্পর্কিত নয়, তবে ভোল্টেজ এবং কারেন্টের মধ্যে একটি সাধারণ ক্যাপাসিট্যান্স হিসাবে একই ফেজ শিফট দেয়। বিস্তার ক্ষমতার মান সূত্র দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে

ফরোয়ার্ড বায়সের অধীনে জংশনের মোট ক্যাপাসিট্যান্স বাধা এবং ডিফিউশন ক্যাপাসিট্যান্সের যোগফল দ্বারা নির্ধারিত হয়

যখন সংযোগটি বিপরীত পক্ষপাতী হয়, তখন কোন প্রসারণ ক্যাপাসিট্যান্স থাকে না এবং মোট ক্যাপাসিট্যান্স শুধুমাত্র বাধা ক্যাপাসিট্যান্স নিয়ে গঠিত।

সেমিকন্ডাক্টর ডায়োডএকটি ডিভাইস বলা হয় যার দুটি টার্মিনাল রয়েছে এবং এতে একটি (বা একাধিক) p-n জংশন রয়েছে। সমস্ত অর্ধপরিবাহী ডায়োড দুটি গ্রুপে বিভক্ত করা যেতে পারে: সংশোধনকারী এবং বিশেষ। রেকটিফায়ার ডায়োডগুলি, নাম অনুসারে, বিকল্প কারেন্ট সংশোধন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। বিকল্প ভোল্টেজের ফ্রিকোয়েন্সি এবং আকৃতির উপর নির্ভর করে, তারা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, কম-ফ্রিকোয়েন্সি এবং স্পন্দিত মধ্যে বিভক্ত। বিশেষ ধরনের সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড pn জংশনের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যকে কাজে লাগায়; ভাঙ্গনের ঘটনা, বাধা ক্যাপাসিট্যান্স, নেতিবাচক প্রতিরোধ সহ এলাকার উপস্থিতি, ইত্যাদি।

কাঠামোগতভাবে সংশোধনকারী ডায়োডএগুলিকে প্ল্যানার এবং বিন্দুতে বিভক্ত করা হয়েছে এবং উত্পাদন প্রযুক্তি অনুসারে অ্যালয়, ডিফিউশন এবং এপিটাক্সিয়াল। ^-l জংশনের বৃহৎ ক্ষেত্রফলের কারণে, প্ল্যানার ডায়োডগুলি বড় স্রোতকে সংশোধন করতে ব্যবহৃত হয়। পয়েন্ট ডায়োডগুলির একটি ছোট রূপান্তর এলাকা রয়েছে এবং সেই অনুযায়ী, ছোট স্রোতগুলি সংশোধন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। তুষারপাতের ব্রেকডাউন ভোল্টেজ বাড়ানোর জন্য, রেকটিফায়ার কলামগুলি ব্যবহার করা হয়, যাতে সিরিজে সংযুক্ত ডায়োডগুলির একটি সিরিজ থাকে।

হাই পাওয়ার রেকটিফায়ার ডায়োডকে পাওয়ার ডায়োড বলা হয়। এই জাতীয় ডায়োডগুলির উপাদান সাধারণত সিলিকন বা গ্যালিয়াম আর্সেনাইড হয়। বিপরীত কারেন্টের শক্তিশালী তাপমাত্রা নির্ভরতার কারণে জার্মানিয়াম ব্যবহারিকভাবে ব্যবহার করা হয় না। সিলিকন অ্যালয় ডায়োডগুলি 5 kHz পর্যন্ত বিকল্প কারেন্ট সংশোধন করতে ব্যবহৃত হয়। সিলিকন ডিফিউশন ডায়োডগুলি 100 kHz পর্যন্ত উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করতে পারে। 500 kHz পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সিতে সিলিকন এপিটাক্সিয়াল ডায়োড ব্যবহার করা যেতে পারে। গ্যালিয়াম আর্সেনাইড ডায়োডগুলি কয়েক মেগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে কাজ করতে সক্ষম।

পিএন জংশনের মাধ্যমে একটি বড় প্রবাহের সাথে, সেমিকন্ডাক্টরের বাল্কে একটি উল্লেখযোগ্য ভোল্টেজ নেমে যায় এবং এটিকে অবহেলা করা যায় না। অভিব্যক্তি (2.4) বিবেচনায় নিয়ে, সংশোধনকারী ডায়োডের বর্তমান-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্যটি রূপ নেয়

যেখানে আর- অর্ধপরিবাহী স্ফটিকের আয়তন প্রতিরোধ, যাকে সিরিজ প্রতিরোধ বলে।

একটি সেমিকন্ডাক্টর ডায়োডের প্রচলিত গ্রাফিক উপাধি চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.5 ক, এবং চিত্রে এর গঠন। 2.5 খ.ইউ ডায়োড ইলেক্ট্রোড এলাকার সাথে সংযুক্ত আর,একটি অ্যানোড বলা হয় (একটি বৈদ্যুতিক ভ্যাকুয়াম ডায়োডের অনুরূপ), এবং ইলেক্ট্রোডটি এলাকার সাথে সংযুক্ত এন,- ক্যাথোড ডায়োডের স্ট্যাটিক কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.5 ভি.

ভাত। 2.5। একটি অর্ধপরিবাহী ডায়োডের প্রতীক (a), এর গঠন (b) এবং কারেন্ট-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য (c)

পাওয়ার ডায়োডগুলি সাধারণত স্ট্যাটিক এবং ডাইনামিক প্যারামিটারগুলির একটি সেট দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। ডায়োডের স্ট্যাটিক প্যারামিটারগুলির মধ্যে রয়েছে:

ভোল্টেজ ড্রপ U npএকটি ডায়োডে ফরওয়ার্ড কারেন্টের একটি নির্দিষ্ট মান;

বিপরীত ভোল্টেজের একটি নির্দিষ্ট মানে বিপরীত কারেন্ট I о6р;

ফরওয়ার্ড কারেন্টের গড় মান I pr av;

পালস বিপরীত ভোল্টেজ U o6ri.

একটি ডায়োডের গতিশীল পরামিতিগুলির মধ্যে এর সময় বা ফ্রিকোয়েন্সি বৈশিষ্ট্য অন্তর্ভুক্ত থাকে। এই পরামিতি অন্তর্ভুক্ত:

পুনরুদ্ধারের সময় ট্রেভার্স ভোল্টেজ;

অগ্রবর্তী স্রোতের উত্থান সময় I Nar;

ডায়োড মোড হ্রাস না করে ফ্রিকোয়েন্সি সীমিত করুন fmax

স্ট্যাটিক প্যারামিটারগুলি ডায়োডের বর্তমান-ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে সেট করা যেতে পারে, যা চিত্রে দেখানো হয়েছে। 2.5 ভি.পাওয়ার ডায়োডের স্ট্যাটিক প্যারামিটারের সাধারণ মান টেবিলে দেওয়া আছে। 2.1।

টেবিল 2.1পাওয়ার রেকটিফায়ার ডায়োডের স্ট্যাটিক প্যারামিটার

পুনরুদ্ধারের সময় বিপরীতডায়োড টি রেভ হল রেকটিফায়ার ডায়োডগুলির প্রধান প্যারামিটার, তাদের জড়তা বৈশিষ্ট্যগুলি চিহ্নিত করে৷ এটি নির্ধারিত হয় যখন ডায়োড একটি প্রদত্ত ফরোয়ার্ড কারেন্ট I pr থেকে একটি প্রদত্ত বিপরীত ভোল্টেজ U o6p এ স্যুইচ করে। এই ধরনের স্যুইচিংয়ের গ্রাফগুলি চিত্রে দেখানো হয়েছে। 26 খ. পরীক্ষার চিত্রটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। 26 খ,একটি অর্ধ-তরঙ্গ সংশোধনকারী একটি প্রতিরোধী লোডের উপর কাজ করে আর এইচএবং আয়তক্ষেত্রাকার আকৃতির একটি ভোল্টেজ উৎস থেকে চালিত।

সময়ে সার্কিটের ইনপুটে ভোল্টেজ?=0 একটি ধনাত্মক মানের দিকে যায় উম।প্রসারণ প্রক্রিয়ার জড়তার কারণে, ডায়োডে কারেন্ট তাৎক্ষণিকভাবে প্রদর্শিত হয় না, তবে সময়ের সাথে সাথে বৃদ্ধি পায় টিএমডায়োডে কারেন্ট বৃদ্ধির সাথে সাথে ডায়োডের ভোল্টেজ কমে যায়, যা 4a P পরে £/ সময়ের সমান হয়ে যায়। সময়ে এক মুহূর্তে t tএকটি স্থির মোড সার্কিটে প্রতিষ্ঠিত হয়, যার মধ্যে ডায়োড বর্তমান i=I s ~U m /R B।

এই পরিস্থিতি সময়ের মুহূর্ত পর্যন্ত অব্যাহত থাকে t2,যখন সরবরাহ ভোল্টেজের পোলারিটি বিপরীত হয়। যাইহোক, ^-i-জংশনের সীমানায় জমে থাকা চার্জ কিছু সময়ের জন্য ডায়োডকে খোলা অবস্থায় বজায় রাখে, কিন্তু ডায়োডে কারেন্টের দিক বিপরীত দিকে পরিবর্তিত হয়। মূলত, চার্জের রিসোর্পশন 5" এর প্রান্তে ঘটে (আরসিএইচএম স্থানান্তর (অর্থাৎ, একটি সমতুল্য ক্ষমতার স্রাব)। একটি রিসোর্পশন সময়ের ব্যবধানের পরে /, ″

ডায়োড বন্ধ করার প্রক্রিয়া শুরু হয়, অর্থাৎ এর লকিং বৈশিষ্ট্য পুনরুদ্ধার করার প্রক্রিয়া,

সময় দ্বারা< 3 напряжение на диоде становится равным нулю, и в дальней­шем приобретает обратное значение. Процесс восстановления запирающих свойств диода продолжается до момента времени এবং,যার পরে ডায়োড লক হয়ে যায়। এই সময়ের মধ্যে, ডায়োডে কারেন্ট সমান হয়ে যায় 1^, এবং ভোল্টেজ মান পৌঁছায় - উম।তাই সময় t^রূপান্তর থেকে গণনা করা যেতে পারে উআডায়োড কারেন্ট মান পৌঁছানো পর্যন্ত শূন্যের মাধ্যমে 1^.

একটি সংশোধনকারী ডায়োড চালু এবং বন্ধ করার প্রক্রিয়াগুলি বিবেচনা করে দেখায় যে এটি একটি আদর্শ ভালভ নয় এবং নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে বিপরীত দিকে সঞ্চালিত হয়। /?-i-জংশনে সংখ্যালঘু বাহকদের রিসোর্পশনের সময় সূত্র দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে

যেখানে x পি- সংখ্যালঘু বাহকদের জীবনকাল।

ডায়োডের বিপরীত ভোল্টেজের পুনরুদ্ধারের সময় আনুমানিক অভিব্যক্তি ব্যবহার করে অনুমান করা যেতে পারে

এটা উল্লেখ করা উচিত যে যখন R a = 0(যা একটি ক্যাপাসিটিভ লোডে ডায়োডের ক্রিয়াকলাপের সাথে মিলে যায়), এটি বন্ধ করার মুহুর্তে ডায়োডের মাধ্যমে বিপরীত কারেন্ট স্থির মোডে লোড কারেন্টের চেয়ে বহুগুণ বেশি হতে পারে।

চিত্রে গ্রাফ পরীক্ষা থেকে। 2.6 a এটি অনুসরণ করে যে ডায়োড চালু হলে এবং বিশেষত, বন্ধ করার সময় শক্তির ক্ষয় তীব্রভাবে বৃদ্ধি পায়। ফলস্বরূপ, সংশোধিত ভোল্টেজের ক্রমবর্ধমান ফ্রিকোয়েন্সির সাথে ডায়োডের ক্ষতি বৃদ্ধি পায়। যখন ডায়োড কম ফ্রিকোয়েন্সি এবং সরবরাহ ভোল্টেজের সুরেলা ফর্মে কাজ করে, তখন কোন বড় প্রশস্ততা বর্তমান ডাল থাকে না এবং ডায়োডের ক্ষতি তীব্রভাবে হ্রাস পায়।

ডায়োডের শরীরের তাপমাত্রা পরিবর্তিত হলে, এর পরামিতিগুলি পরিবর্তিত হয়। সরঞ্জাম বিকাশের সময় এই নির্ভরতা অবশ্যই বিবেচনায় নেওয়া উচিত। ডায়োডের সামনের ভোল্টেজ এবং এর বিপরীত কারেন্ট তাপমাত্রার উপর সবচেয়ে বেশি নির্ভর করে। ডায়োডে ভোল্টেজের তাপমাত্রা সহগ (TCV) এর একটি নেতিবাচক মান রয়েছে, যেহেতু তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে ডায়োডের ভোল্টেজ হ্রাস পায়। এটি আনুমানিকভাবে অনুমান করা যেতে পারে যে TKN U আপ =-2mB/K।

ডায়োডের বিপরীত কারেন্ট কেস তাপমাত্রার উপর আরও দৃঢ়ভাবে নির্ভর করে এবং একটি ধনাত্মক সহগ রয়েছে। এইভাবে, প্রতি 10 ডিগ্রি সেলসিয়াসের জন্য তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে, জার্মেনিয়াম ডায়োডের বিপরীত কারেন্ট 2 গুণ এবং সিলিকন ডায়োডের 2.5 গুণ বৃদ্ধি পায়।

রেকটিফায়ার ডায়োডের ক্ষতি সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে

যেখানে P 11р - কারেন্টের সামনের দিকে ডায়োডের ক্ষতি, আর^- বিপরীত কারেন্ট সহ ডায়োডে ক্ষতি, আর, কে- বিপরীত পুনরুদ্ধারের পর্যায়ে ডায়োডের ক্ষতি।

ভাত। 2 6 ডায়োড (a) এবং টেস্ট সার্কিট (b) আনলক এবং লক করার প্রক্রিয়াগুলির গ্রাফ

ফরোয়ার্ড ক্ষতির আনুমানিক মান সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে

যেখানে /„pep এবং (/„pq, ডায়োডে ফরওয়ার্ড কারেন্ট এবং ফরোয়ার্ড ভোল্টেজের গড় মান। একইভাবে, আপনি বিপরীত কারেন্টের সাহায্যে পাওয়ার লস গণনা করতে পারেন:

এবং অবশেষে, বিপরীত পুনরুদ্ধার পর্যায়ে ক্ষতি সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়

যেখানে /" হল বিকল্প ভোল্টেজের ফ্রিকোয়েন্সি।

ডায়োডে পাওয়ার লস গণনা করার পরে, সূত্র ব্যবহার করে ডায়োডের শরীরের তাপমাত্রা নির্ধারণ করা উচিত

যেখানে G pmax = 150°C হল ডায়োড ক্রিস্টালের সর্বোচ্চ অনুমোদিত তাপমাত্রা, RnK- জংশন-ডায়োড বডির থার্মাল রেজিস্ট্যান্স (ডায়োডের জন্য রেফারেন্স ডেটাতে দেওয়া), G থেকে সর্বোচ্চ - ডায়োড বডির সর্বোচ্চ অনুমোদিত তাপমাত্রা।

Schottky বাধা ডায়োডকম উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ভোল্টেজগুলি সংশোধন করতে, স্কোটকি ব্যারিয়ার ডায়োড (SBDs) ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই ডায়োডগুলি পি-জাংশনের পরিবর্তে ধাতু-থেকে-অর্ধপরিবাহী যোগাযোগ ব্যবহার করে। যোগাযোগের বিন্দুতে, চার্জ বাহকগুলির ক্ষয়প্রাপ্ত অর্ধপরিবাহী স্তরগুলি উপস্থিত হয়, যাকে গেট স্তর বলা হয়। একটি Schottky বাধা সহ ডায়োডগুলি নিম্নলিখিত পরামিতিতে একটি p-n জংশন সহ ডায়োড থেকে পৃথক:

নিম্ন ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ;

নিম্ন বিপরীত ভোল্টেজ আছে;

উচ্চতর ফুটো বর্তমান;

রিভার্স রিকভারি চার্জ প্রায় নেই।

দুটি প্রধান বৈশিষ্ট্য এই ডায়োডগুলিকে লো-ভোল্টেজ, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি রেকটিফায়ারের ডিজাইনে অপরিহার্য করে তোলে: কম ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ এবং কম রিভার্স ভোল্টেজ পুনরুদ্ধারের সময়। উপরন্তু, সংখ্যালঘু বাহকদের অনুপস্থিতির জন্য রিভার্স রিকভারি টাইম প্রয়োজন মানে ডায়োডে শারীরিকভাবে কোনো সুইচিং ক্ষতি নেই।

Schottky ব্যারিয়ার ডায়োডে, ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ হল বিপরীত ভোল্টেজের একটি ফাংশন। আধুনিক Schottky ডায়োডের সর্বোচ্চ ভোল্টেজ প্রায় 150V। এই ভোল্টেজে, ডিএসের ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ একটি পি-জাংশন সহ ডায়োডের ফরোয়ার্ড ভোল্টেজের চেয়ে 0.2...0.3V কম।

কম ভোল্টেজ সংশোধন করার সময় একটি Schottky ডায়োডের সুবিধাগুলি বিশেষভাবে লক্ষণীয় হয়ে ওঠে। উদাহরণস্বরূপ, একটি 45-ভোল্ট Schottky ডায়োডের একটি ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ 0.4...0.6V, এবং একই কারেন্টে, //-জাংশন সহ একটি ডায়োডের 0.5...1.0V এর ভোল্টেজ ড্রপ রয়েছে। যখন বিপরীত ভোল্টেজ 15V এ কমে যায়, তখন ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ 0.3...0.4V এ কমে যায়। গড়ে, একটি সংশোধনকারীতে Schottky ডায়োডের ব্যবহার প্রায় 10...15% ক্ষতি কমাতে পারে। ডিএস-এর সর্বোচ্চ অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি 30 A পর্যন্ত কারেন্টে 200 kHz ছাড়িয়ে যায়।

সম্পর্কিত তথ্য.