Rango de flujo de orificios en diodo de unión pn

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Supongamos que tenemos un diodo de unión pn hecho de silicio. Cuando está polarizado hacia adelante, decimos que la región de agotamiento se contrae porque los electrones en la región n se empujan hacia la unión, lo que resulta en la disminución del ancho de la capa de carga positiva , también estos electrones cruzan la unión y la corriente comienza a fluir desde De tipo n a tipo p (flujo de electrones) y los orificios se mueven de manera opuesta al flujo de electrones, dando la dirección de la corriente convencional. No hay agujeros en el tipo n y los electrones son esencialmente electrones libres (como resultado de la pentavent dopping) que existen en la banda de conducción y van al tipo p para rellenar los agujeros y no dejan ningún agujero detrás de ellos porque no vienen. De un enlace pero son electrones libres.

¿Los agujeros se mueven opuestos a los electrones pero hasta qué punto dentro del diodo? ¿Cómo podrían los agujeros entrar en el material tipo n? Se moverían de manera opuesta a los electrones y permanecerían solo en el tipo p y se detendrían cerca de la unión y se inyectarán nuevos electrones en el tipo p y el proceso continuará.

    
pregunta Sohail Ahmed

4 respuestas

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La distancia que los transportistas minoritarios pueden mover a través del otro material se denomina "distancia de difusión". El tiempo que tarda hasta que el portador minoritario desaparece se denomina "tiempo de vida de recombinación del portador minoritario".

La distancia / tiempo que tienen los portadores minoritarios depende de la cantidad de sitios de recombinación en el material base. Los sitios de recombinación son defectos de cristal.

Si su operador mayoritario tiene mejor movilidad que su operador minoritario, desea crear más sitios de recombinación cerca de la unión, de modo que sus operadores minoritarios inyectados se conviertan rápidamente en operadores mayoritarios.

Ya que la movilidad de electrones es mejor que la movilidad de hoyos, probablemente querrás La "distancia de difusión" y la "vida útil de la recombinación del portador" son más cortas para los orificios en el lado N y más largos para los electrones en el lado P.

    
respondido por el david
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Me ha ayudado a comprender que los agujeros no se "mueven" per se, ya que un agujero es un átomo con un electrón faltante.

Los átomos mismos están fijos en la red cristalina.

Si tienes dos átomos fijos y a uno le falta un electrón, si un electrón se mueve del otro átomo para llenar el "agujero", la ubicación del agujero ha cambiado, pero solo un electrón se ha movido físicamente.

Supongo que es como una estantería con un libro perdido. Si saca otro libro del estante y lo coloca en la ranura abierta, la ubicación de la ranura abierta es diferente, pero solo el libro se "movió".

    
respondido por el scanny
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¿Los orificios se mueven frente a los electrones pero hasta qué punto dentro del diodo?

Los agujeros se vierten a través de la unión y se inundan en el material de tipo n, formando una nube en movimiento de portadores opuestos que es mucho más ancha que la zona de agotamiento.

No olvide que la densidad de dopaje en el semiconductor suele ser muy pequeña. La mayor parte del silicio es neutro y aislante. Solo uno en ~ millones de ubicaciones de celosía admite un electrón libre o un agujero móvil. Los portadores móviles se comportan como un gas muy escaso y fácilmente comprimido, millones de veces menos denso que el mar de electrones de un metal. Cuando estos "gases opuestos" dispersos se juntan, las partículas no chocan instantáneamente.

Entonces, cuando la nube de agujeros se inunda en el lado de tipo n, hay un montón de espacio vacío en la red, con muy pocos electrones libres allí. De vez en cuando un agujero se encuentra con un electrón móvil. Caen juntos, produciendo silicio neutral (aislante). El electrón cancela el agujero positivo, y el agujero "congela" el electrón en un enlace de valencia para que ya no se mueva.

En un diodo polarizado hacia adelante, los agujeros se vierten en el lado n, y los electrones se vierten en el lado p. A medida que viajan, los electrones en el lado p son "comidos" por los agujeros allí, y la nube de electrones desaparece gradualmente, terminando con un perfil de densidad en forma exponencial. Y, en el lado n, los agujeros móviles están siendo comidos por los electrones, y la nube de agujeros gradualmente se reduce a nada, con un perfil similar, pero no necesariamente del mismo ancho general. Sí, en la zona de agotamiento ocurre algo de esta "cancelación de nubes opuestas". Pero muchos transportistas pasan la zona y fluyen hacia el silicio en el otro lado antes de finalmente reunirse con un transportista opuesto.

enlace

Arribahayunagráficadecombinaciónclásicadediodopolarizadohaciaadelante,quemuestraungráficodeladensidaddepoblacióndehuecosyelectrones,ladophacialaizquierda,ladonhacialaderecha.Tengaencuentaqueesunaescaladeregistro.Tengaencuentaquelacapadeagotamientoesdelgada,mientrasquelasnubesinvasorasdelosoperadoresmóvilesseextiendenaunadistanciamuchomayor.(Enuntransistor,¡sehabíanextendidoportodalacapabase!)

PS,algunossemiconductorestienen"recombinación directa", donde los agujeros y los electrones "desaparecen" en caso de colisión. El silicio no es este tipo. En la "recombinación indirecta" de silicio, los agujeros y electrones errantes solo pueden desaparecer si ambos han sido capturados por un defecto de red, un ión dopante, etc.

Los agujeros PPS definitivamente se mueven. (Ve a jugar con un ábaco, desliza las cuentas y verás los hoyos en movimiento.) Creo que muchas personas se confunden con esto. Es cierto que los protones no saltan entre los átomos. Sólo los electrones saltan. Pero el salto de electrones está causando que los agujeros se muevan a través de la celosía. Flujos de agujeros, corrientes de agujeros, estos son perfectamente reales. El verdadero problema es que estas no son corrientes de protones. Un "agujero" es un protón expuesto, una carga positiva en exceso. Cada vez que un electrón se mueve desde un sitio de red neutro vecino, cancela ese exceso de protones, pero también expone un nuevo exceso de protones. El "exceso positivo" se ha movido, la vacante de celosía se ha movido. Algunas personas insisten en que los agujeros no se pueden mover, pero simplemente están equivocados. En su lugar, deberían insistir en que los protones positivos no pueden moverse. Un electrón de banda de valencia saltando significa que el agujero se ha movido a través del cristal, pero sin ningún protón que necesite moverse.

    
respondido por el wbeaty
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Es cierto que los agujeros no se mueven, pero el silicio de tipo n tiene un electrón adicional en sus notas externas de la estructura. Si migra, dejará el agujero. Sin embargo, el silicio tipo p tiene un agujero que queda en su última órbita.

Nota: no está fuera de su estructura una vez que se forma la unión Pn, hay agujeros en la región del lado p y electrones libres en la región del lado n. Una vez que se aplica la polarización directa, se inyectan nuevos electrones libres de la batería en el lado n y la tensión empuja el electrón hacia el terminal positivo de la batería.

Como la fuerza de atracción de la batería del terminal positivo debe ser más de 0.7EV para silicio o 0.3EV para germanio que es mayor que la fuerza de atracción por los orificios en el cristal que pueden estar alrededor de 0.025EV. Los electrones libres nunca se combinan con los agujeros en el cristal y se mueven hacia el terminal positivo. Es por esto que el diodo conduce la corriente en modo de polarización directa.

Recuerda que los agujeros libres y los agujeros se mueven. Un electrón deja un agujero solo en el caso de que el electrón esté dentro de la órbita de un átomo particular, si está fuera de la estructura, el electrón no deja un agujero.

Si el electrón está fuera de una estructura, entonces, cómo existirá en el caso del diodo pn, un silicio se dopa con impureza pentavalente donde cuatro electrones llenan los orificios disponibles. En el silicio y el otro en el espacio libre, las cargas +1 que se mueven de un átomo a otro se llaman electrones libres.

    
respondido por el Joseph

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