Обратно свързване на PN преход

В предишни видеа сме виждали какво се случва, когато вземеш един p-n преход и прикрепиш батерия така, че p-страната да е свързана с положителния край, а n-страната да е свързана с отрицателния край на p-n прехода. Провежда много силно, много добре, позволява поток заряд от p-страната към n-страната. И наричаме това право свързване. В това видео ще открием какво ще се случи, ако обърнеш връзките. Какво ще се случи, ако свържеш р-страната с отрицателния край, а n-страната с положителния край. Да направим това. Нека обърнем връзките. Отлично, сега, когато имаме отрицателната страна, свързана към р, а положителната страна е свързана към n, да видим какво ще се случи. Сега нищо няма да се случи, понеже напрежението е почти нула. Още сме в равновесие, имаме дифузия, имаме дрейф, в противоположните посоки двата тока са равни, общият ток е нула – говорихме за всичко това в предишни видеа, така че ако ти трябва повече яснота по въпроса, гледай ги и се върни тук. Има потенциална бариера от 0,7 волта – имаме бариера, без дори да имаме външни батерии. Тя вече е тук, нали така? Какво мислиш ще се случи, ако завъртим копчето за напрежението, ако увеличим, ако пуснем някакво напрежение? Да направим това. Да пуснем някакво напрежение. Да увеличим на копчето за напрежението и да го включим. Да го направим един волт. Да го включим на едно. Какво мислиш ще се случи? Спри видеото и помисли. Има два начина да помислим за това. Единият е, че можем да кажем, че сега имаме отрицателен терминал, прикрепен към р, това започва да дърпа дупките тук, понеже има много дупки – помни, дупките са като положителните заряди – отрицателният терминал започва да придърпва дупките, положителният терминал започва да придърпва електроните. И, като резултат, забележи, сега преобладаващите носители на заряди се отдалечават от прехода. Оголват йоните. С други думи, увеличава обеднената зона. Можеш ли да видиш това? Главното нещо, което ще се случи тук, е че тази ширина на обеднената зона ще започне да се разширява, бариерата започва да се разширява. Става по-широка. И друг начин да помислим за това е да кажем, че понеже тази бариера се е увеличила, е нужна повече енергия, за да може един заряд да премине оттук до тук. За да може един положителен заряд да стигне оттук до тук е необходима повече енергия – преди беше нужда по-малко енергия, но сега височината на бариерата се е увеличила, съжалявам за лошата си рисунка, бариерата навлиза в полупроводника – но бариерата се е увеличила и ако добавиш 1 волт, бариерата се увеличава с 1 волт. Какво мислиш ще се случи с дифузията на тока? Помисли, дифузията е станала по-трудна – дупките и електроните искат да дифундират, но поради тази голяма бариера, поради тази потенциална бариера им е по-трудно да дифундират и ако потенциалната бариера е достатъчно голяма, дифузията може дори да спре. Дифузиращият ток тук може да намалее и дори да стане нула. Дифузията е спряла за всички практически цели. И какво мислиш ще се случи с дрейфовия ток? Дрейфовият ток е поради по-малкото на брой носители на заряд. Тук има някои дупки. И дупката навлиза в тази област, ще ускори насам. Подобно, електроните навлизат в тази област и ускоряват насам. Какво мислиш ще се случи с дрейфовия ток? Може да мислиш, че сега, когато бариерата се е увеличила, електрическото поле се е увеличило и дрейвофият ток може да се увеличи. Оказва се, че дрейфовият ток не се променя много, остава си постоянен. Ще проучим защо в друго видео, но дрейфовият ток не зависи от това напрежениеe Като резултат, забележи, равновесието е нарушено и има сумарен ток от n към р. Дрейфовият ток преобладава, дифузията почти е спряла. Има сумарен ток от n към р и p-n преходът започва да провежда в противоположна посока. Започва да провежда насам, от n към р, или противоположна посока спрямо предишния случай, с предното свързване. Какво мислиш, че ще покаже амперметърът? Амперметърът няма да покаже нищо. Понеже вероятно този ток тук е изключително малък. Това е много малък ток, понеже е породен от по-малкото на брой носители на заряда. А ако направиш изчисленията се оказва, че е около 1000 пъти по-малък, отколкото при правия ток. Този ток е толкова малък, че можем да приемем, че е приблизително нула. Можем да кажем, че този ток е приблизително нула. И по този начин все едно казваме, че p-n преходът всъщност действа като изолатор. Когато свържеш батерията така и опиташ да накараш заряда да тече насам, това действа като изолатор, почти не провежда ток. А ако го направиш с право свързване, сега р-n преходът провежда ток. Ако свържеш батерията така, наричаме това обратно свързване, понеже е обратното на това, което направихме преди. Ако имаш обратно свързване на р-n преход, преходът не провежда и точно това искаме – сега сме построили нещо, което позволява поток на заряди само в една посока и не позволява почти никакъв поток заряди в противоположната посока.