If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако използваш уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Предно свързване на PN преход

Какво се случва, ако поставим напрежение през PN преход? В това видео ще свържем метални контакти към едения край на PN прехода и ще пуснем напрежение през него. Когато свържем Р средата към положителния край, а N страната към отрицателния край, наричаме това предно свързване.  Създадено от Махеш Шеной.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

В предишно видео видяхме, че един p-n преход при равновесие има два тока – единият се нарича дифузионен ток и той е предизвикан от преобладаващите носители на заряда – дупки и електрони, дифузиращи едни в други и предизвикващи ток от р до n и това е индикатор за колко дифузионен ток има – в момента е доста нисък и причината да е нисък е, понеже точно при прехода има бариера – виждали сме, че поради рекомбинационния ефект почти всички дупки и електрони са се разрушили и съществува електрическо поле, което "изтласква" дупките и електроните в противоположна посока. И можем да мислим за това като за потенциална бариера. И бариерата е около 0,7 волта за силикона на стайна температура. Но има втори вид ток и той е понеже тази бариера действа като "нанадолнище" за по-малкото на брой носители на заряда. Като резултат тези по-малко на брой носители на заряда се движат в противоположни посоки, което създава втория вид ток – наричаме го дрейфов ток. И този ток е от n до р, в противоположна посока, понеже дупките се движат в противоположната посока и, отново, това е индикатор и сега токът е много слаб, понеже по-малкото на брой носители на заряда поначало са слаби, а и при равновесие двата тока са напълно равни един на друг и са противоположни, така че общият ток е нула. Виждали сме това в предишни видеа, така че ако искаш да си проясниш тези идеи, ще е чудесно да се върнеш и да гледаш тези видеа, а после отново да дойдеш тук. В това видео ще прикрепим няколко жици и ще свържем батерия тук, и ще видим какво ще се случи. Нека направим това. Можем да свържем клетката по два начина – единият е да свържем положителния терминал към р-страната или можем да свържем положителния терминал към n-страната. Всеки начин върши работа. Нека в това видео видим какво се случва, когато свържеш положителния край към р-страната и това не е обикновена клетка, а идва с уред за контролиране на напрежението, така че можем да променим напрежението. Сега напрежението е нула, както можеш да видиш на индикатора. И нека свържем амперметър към жицата си, така че да следим тока. Забележи, сега токът е нула, понеже не прилагаш напрежение към това. Нека приложим напрежение. Да кажем, че ще е 0,2 или 0,3. Какво, мислиш, ще се случи? Забележи, понеже положителният терминал е свързан към р-страната, той "избутва" дупките насам и, подобно, понеже отрицателният край е свързан с n-страната, батерията започва да избутва електроните насам и, като резултат, надявам се можеш да видиш, че дупките и електроните, преобладаващите носители на заряда биват "избутани", за да дифундират повече и, като резултат, дифузионният ток започва да се увеличава и тук дифузионният ток малко ще се увеличи, понеже прилагаш малко напрежение и, забележи, като резултат дифузионният ток вече не е равен на дрейфовия и поради това ще има протичане на сумарен ток, тъй като дифузионният ток е от р към n и това се е увеличило – сега тук ще има общ ток, който ще протича от р към n. И ето един прост начин да помислим какво ще се случи с цялата ел. верига. Може би научи, че електричният ток в такава ел. верига трябва да е еднакъв навсякъде, така че ако токът тук тече от p към n, токът трябва да тече в една и съща посока навсякъде, така че и през тази жица ще има ток и, като резултат, амперметърът сега ще отчете някакъв ток и токът ще е в тази посока, ще е от р към този полупроводник, насам. Много е интересно да помислим как тези дупки успяват да дойдат насам и след малко ще говорим как електроните започват да текат. Сега нека просто се концентрираме върху това как влияят на дифузионния ток. И има друг начин да мислим за това, вместо да мислим, че батерията бута дупките и електроните и увеличава енергията им, и затова дифузията е увеличена. Можем да мислим, че батерията намалява енергията на бариерата. Дали ще увеличиш енергията на зарядите, или ще намалиш енергията на бариерата – ефектът е един и същ. И затова много хора предпочитат да мислят по този начин и ние ще наравим същото. Просто ще си представим, че батерията не прави нищо на дупките и електроните, а нека просто приемем, че височината на бариерата намалява. Това е по-лесно, понеже ако поставиш 0,2 волта тук, можем просто да кажем, че бариерата е намаляла с 0,2 волта и понеже бариерата е намаляла, зарядите могат да започнат да дифундират повече, дифузията ще стане по-лесна и, като резултат, надявам се можеш да видиш, че ширината на обеднената зона намалява и, като резултат, можем да очакваме дрейфовият ток леко да намалее, понеже дрейфът е причинен от тази разлика в потенциала, но ефектът върху дрейфа е много малък. И можем да приемем, че дрейфовият ток е постоянен, понеже така или иначе е много малък. Но нека се фокусираме върху дифузията. Нека увеличим това напрежение. Какво мислиш, че ще се случи? Ефектът продължава. Да кажем, че удвоим напрежението. Сега е 0,2 и да го удвоим, да го направим 0,4. Височината на бариерата допълнително ще намалее и, като резултат, електроните и дупките могат да дифундират повече, дифузионният ток ще се увеличи. И ето какво... Може да мислиш, че ако удвоиш напрежението тук, дифузионният ток може да се удвои. Не, ефектът не е линеен, понеже дифузията е малко по-сложна. Оказва се, че дифузионният ток се повишава повече от два пъти, може да се утрои. И обеднената зона става дори по-тясна и, като резултат, токът ще се увеличи повече от два пъти. Токът силно ще се увеличи. И в крайна сметка, ако повишиш напрежението до 0,7 волта, сега тази бариера почти не съществува, тя не съществува, обеднената зона почти изчезва, електроните и дупките сега са напълно свободни да дифундират едни в други и, като резултат, дифузионният ток силно се увеличава, става много висок – токът във веригата става много висок. Надявам се можеш да видиш, че когато свържеш един р-n преход така – p-страната към положителния терминал, а n-страната към отрицателния терминал, диодът започва да провежда, позволява поток на заряди и това свързване се нарича предно свързване. При предното свързване р-n преходът провежда доста силно.