sou 2024/06/24 434

Eksplore pwopriyete yo redresman nan rakor PN

Devlopman teknoloji semi-conducteurs te jwe yon wòl kle nan evolisyon elektwonik modèn, lajman enfliyanse pa avansman ak Sur nan junction P-N la.Atik sa a eksplore prensip operasyonèl yo ak aplikasyon pou P-N rakor yo, juxtaposing yo ak entèlijans la teknolojik nan radyo a Crystal.Okòmansman, li eksplore radyo a Crystal, yon aparèy entelijan ki opere san yo pa pouvwa ekstèn, itilize nati a semi -kondiktif nan Galena (plon SULFIDE).Sa a anvan yon egzamen pi detaye sou junction P-N, yon eleman dominan nan aparèy elektwonik jodi a, prensipalman fonksyone kòm yon dyòd redresman.

Analiz la nan pi devan ak ranvèse operasyon patipri nan atik la demontre ki jan pwosesis sa yo pèmèt junction a jere elektrik koule aktyèl nan sikwi elektwonik.Anplis de sa, li eksplore konpòtman P-N Junction a nan divès kondisyon ak tension, ki gen ladan sèvi ak li yo nan aparèy tankou Zener diodes ak rèktifikateur.Revizyon sa a bon jan pa sèlman mete aksan sou mekanism yo fizik ak elektwonik nan P-N rakor, men tou mete aksan sou wòl dinamik yo nan redresman ak règleman vòltaj.

Katalòg

Figi 1: Cyrstal Radyo

Eksplore Radyo Crystal la

Radyo Crystal la, yon sezi byen bonè nan teknoloji radyo, te itilize semi -kondiktè natirèl tankou Galena (plon SULFIDE) nan travay san okenn sous pouvwa ekstèn.Galena, ak estrikti cristalline li yo, se yon egzanp byen bonè nan semi -kondiktè modèn akòz kapasite natirèl li yo nan korije, ki se nesesè pou diodes jodi an.

Pwopriyete semi -conductive Galena a, ki gen ladan yon diferans enèji nan sou 0.4 elektwonik vòlt (EV), yo dinamik pou fonksyon li yo.Sa a diferans ki genyen ant valans lan ak bann kondiksyon, konbine avèk enpurte ti, ede motive elektwon, sa ki pèmèt yo pou avanse pou pi nan gwoup la kondiksyon ak elektrisite kondwit.Sa a mekanis pèmèt detektè a radyo kristal konvèti altène aktyèl (AC) soti nan antèn la nan ka itilize dirèk aktyèl (DC).Plis evidans, li demodule anplitid-modulation (AM) siyal, èkstraksyon siyal odyo soti nan onn radyo.

Nan yon radyo kristal, antèn la kaptire siyal frekans radyo ak dirije yo nan yon bobin akor yo chwazi frekans lan vle.Siyal la chwazi Lè sa a, satisfè detektè a Galena.Isit la, redresman rive, konvèti AC nan yon siyal DC modulation.Se siyal sa a Lè sa a, voye nan yon headset oswa oratè, kote modulasyon an odyo vin ka tande, ranpli tradiksyon an siyal san yo pa pouvwa ekstèn.

Figi 2: p-n korije junction

Konprann junction p-n korije a

Junction P-N a se ultim nan elektwonik modèn, prensipalman fonksyone kòm yon dyòd redresman.Li pèmèt aktyèl koule nan yon direksyon, ki se nesesè pou konvèti altène aktyèl (AC) dirèk aktyèl (DC).

Estrikti ak fonksyon

Junction P-N konsiste de materyèl semi-conducteurs P ak N-tip.P-kalite a gen yon eksè de twou, pandan y ap N-kalite a gen yon eksè de elektwon.Ki kote materyèl sa yo rankontre, yon zòn rediksyon fòm, kreye yon bati-an baryè potansyèl ki anpeche koule a gratis nan transpòtè chaj ant rejyon yo.

Lè se yon vòltaj pozitif aplike nan p-bò relatif nan N-bò la (pi devan patipri), baryè a potansyèl diminye, sa ki pèmèt aktyèl koule fasil nan tout junction la.Lè se yon vòltaj negatif aplike (ranvèse patipri), baryè a ogmante, bloke koule aktyèl la.Sa a konduktivite selektif se sa ki pèmèt dyòd a konvèti AC nan DC.

P-N junction dyòd a se estratejik mete yo nan kous la aliman ak direksyon an gen entansyon nan koule aktyèl la.Yon vòltaj AC Lè sa a, aplike nan kous la.Pandan chak sik AC, fonksyon yo dyòd pa swa bloke oswa pèmèt aktyèl yo pase nan.Sa a pasaj selektif, depann sou oryantasyon dyòd a, pèmèt sèlman mwatye nan sik la AC yo pase, sa ki lakòz yon pwodiksyon eksitan DC.Transfòme sa a DC eksitan nan yon vòltaj DC ki pi estab ak ki konsistan, konpozan tankou kondansateur ak regilatè vòltaj yo ap travay lis soti pwodiksyon an.

Figi 3: p-n junction ak patipri ranvèse

Analize junction p-n anba patipri ranvèse

Ranvèse prejije yon junction P-N enplike nan konekte tèminal la negatif nan yon batri DC nan semi-conducteurs P-kalite ak tèminal la pozitif nan semi-conducteurs N-kalite.Konfigirasyon sa a amelyore jaden elektrik la atravè junction a, pouse majorite nan transpòtè-twou nan p-kalite a ak elektwon nan N-kalite a-lwen soti nan junction la.Sa a migrasyon ogmante lajè a nan zòn nan rediksyon, yon zòn anile nan transpòtè chaj gratis, efektivman elaji baryè a ki anpeche chaje mouvman konpayi asirans.

Nan eta sa a, koule nan aktyèl atravè junction a se minim ak sitou rezilta ki soti nan tèmik pwodwi elektwon-twou-twou nan materyèl la semi-conducteurs.Lè nan patipri ranvèse, transpòtè minorite yo, tankou twou nan N-kalite a ak elektwon nan P-kalite a, yo trase nan direksyon pou junction a, kreye yon ki konsistan, kwake ti, ranvèse saturation aktyèl (IS).Sa a aktyèl yon ti kras ogmante ak tanperati kòm plis transpòtè chaj yo pwodwi, men li rete relativman ki estab kèlkeswa plis ogmantasyon nan ranvèse vòltaj patipri, ki eksplike karakterizasyon li yo kòm yon "saturation" aktyèl.

Pa aplike patipri ranvèse, baryè a potansyèl nan junction a se elaji, siyifikativman amelyore vòltaj la baryè V0 + V, kote V0 se potansyèl la kontak ak V se vòltaj la aplike.Sa a baryè ki pi wo byen wo diminye aktyèl la difizyon nan transpòtè yo majorite, prèske elimine li nan yon patipri ranvèse nan sou yon sèl volt, kite sèlman ranvèse saturation aktyèl la aktif.Sa rezilta nan yon rezistans segondè junction, pwouve dinamik pou aplikasyon pou tankou règleman vòltaj ak batman siyal, kote gwo enpedans junction a mete restriksyon sou koule aktyèl la.Sansiblite nan aktyèl la saturation ranvèse varyasyon tanperati tou pèmèt junction a fonksyone kòm yon Capteur debaz, siveyans chanjman pou aplikasyon pou tanperati-sansib.

Figi 4: p-n junction ak pi devan patipri

Egzamen an p-n junction anba patipri pou pi devan

Nan yon junction P-N pi devan-partial, tèminal pozitif batri DC a konekte nan semi-conducteurs P-kalite, ak tèminal la negatif konekte nan semi-conducteurs N-kalite.Konfigirasyon sa a fè bò P-kalite a pi pozitif konpare ak bò N-kalite.Nan kondisyon sa yo, majorite nan transpòtè (twou nan p-kalite a ak elektwon nan N-kalite a) yo kondwi nan direksyon pou junction la.

Jaden elektrik la ki te kreye pa batri a pouse majorite nan transpòtè lwen tèminal respektif yo ak nan direksyon pou junction la.Kòm transpòtè sa yo deplase ak konvèje nan junction a, yo recombine.Sa a recombination siyifikativman diminye lajè a nan rejyon an rediksyon, fasilite yon koule pi fò nan transpòtè atravè junction la.

Vòltaj la aplike pou pi devan V bese baryè enèji potansyèl Junction la.Nòmalman, baryè sa a anpeche koule konpayi asirans gratis, men vòltaj la pi devan diminye baryè a nan V₀-V₁ kikote V₀ se potansyèl bati-an nan junction la.Sa a wotè baryè bese pèmèt plis elektwon ak twou difize atravè junction la.

Bese wotè baryè a rezilta nan yon ogmantasyon sibstansyèl nan aktyèl la difizyon (Mwen_d ) ki se koule nan transpòtè chaj kondwi pa baryè a redwi.Koule sa a se sitou nan yon direksyon, ak majorite nan transpòtè k ap deplase nan direksyon pou ak nan junction la.Aktyèl la nan eta sa a pou pi devan-partial se siyifikativman pi wo pase aktyèl la saturation ranvèse (Mwen_s) Obsève anba patipri ranvèse.

Sekans sa a nan operasyon asire ke junction a P-N efektivman konvèti vòltaj batri a nan yon koule segondè nan kouran elektrik nan semi-conducteurs la.Sa a se itil pou aparèy tankou diodes ak tranzistò, kote kontwole koule aktyèl la se yon dwe.Kapasite P-N Junction pou pi devan pou sipòte yon gwo difizyon aktyèl fè li yon eleman danjere nan divès aplikasyon elektwonik, ki soti nan redresman a anplifikasyon siyal.

Figi 5: Junction pann

Fenomèn pann nan p-n rakor

Junction pann nan yon junction P-N rive lè vòltaj la ranvèse aplike atravè junction a depase yon papòt espesifik, yo konnen kòm vòltaj la pann (V_Br) oswa Zener vòltaj (V_z).Fenomèn sa a rezilta nan yon ogmantasyon dramatik nan ranvèse aktyèl san yo pa yon ogmantasyon siyifikatif nan vòltaj.Aparèy tankou Zener Diodes esplwate karakteristik sa a pou règleman vòltaj, jere evènman an san domaj.

Nan yon junction P-N ranvèse-partial, yon ti aktyèl yo rele ranvèse saturation aktyèl (Mwen_s) Koule akòz transpòtè tèmik pwodwi.Kòm vòltaj la ranvèse ogmante, baryè a potansyèl nan junction a leve, siprime aktyèl la difizyon (Mwen_d) Jiskaske li efektivman vin zewo.Sa a kite sèlman (Mwen_s) Pou soutni koule aktyèl la.

Ogmante ranvèse vòltaj ak rediksyon rejyon elaji

Kòm vòltaj la ranvèse kontinye ap ogmante, rejyon an rediksyon elaji.Lè vòltaj la nan junction a riveV_BrouV_z, jaden an elektrik nan rejyon an rediksyon vin entans ase yo kòmanse junction pann.Sa a pann rive nan swa efè a Zener oswa efè a lavalas, sa ki lakòz yon ogmantasyon siyifikatif nan aktyèl la.

Efè Zener: Efè a Zener se dominan nan pi ba tension pann, tipikman anba a 5V nan Silisyòm.Li enplike pwopòsyon tinèl mekanik elektwon yo atravè rejyon rediksyon an.Jaden an entans elektrik nan kouch nan rediksyon se fò ase yo dezabiye elektwon soti nan lyezon atomik yo, kreye pè elèktron-twou.Transpòtè sa yo Lè sa a, baleye atravè junction a pa jaden an, anpil ogmante aktyèl la ranvèse.

Efè lavalas: Nan pi wo tension, jeneralman pi wo a 7V, efè a lavalas predominan.Transpòtè minorite yo (elektwon nan rejyon P-tip ak twou nan rejyon N-kalite) genyen enèji sinetik nan jaden elektrik la pandan y ap travèse rejyon rediksyon an.Si transpòtè sa yo jwenn ase enèji, yo ka fè kolizyon ak atòm lasi, divilge plis pè elèktron-twou.Sa a jenerasyon segondè nan transpòtè ka mennen nan plis kolizyon, kreye yon reyaksyon chèn -yon lavalas -konsa agrandi aktyèl la ranvèse.

Kapasite junction a pou soutni pann san domaj depann sou jesyon efikas tèmik ak fyabilite nan estrikti fizik ak elektwonik li yo.Mekanis nan pann espesifik -si wi ou non Zener oswa lavalas -depandans sou pwopriyete yo materyèl nan semi -conducteurs a, tankou diferans band ak nivo dopan, ak kondisyon ekstèn tankou tanperati.

Pwosesis la nan redresman eksplike

Pwosesis redresman an nan yon junction P-N depann sou konpòtman ki pa lineyè li yo, oswa ki pa ohmic,.Sa a se evidan nan koub la karakteristik volt-amper, ki montre repons asimetri junction a nan vòltaj: ranvèse polarite a vòltaj pa pwodwi menm aktyèl la nan direksyon opoze a.Sa a se asimetri ki nesesè pou korije aparèy.

Konprann konpòtman an

Lè yon vòltaj opinyon sinusoid ak yon anplitidV₀ se aplike nan yon junction p-n, se repons junction a yo montre sou koub la karakteristik.Pwodiksyon aktyèl la osil ant Mwen₁(pandan pi devan patipri) ak-Mwen₂ (pandan patipri ranvèse).Pwen kle a se saMwen₁ (pi devan aktyèl) se pi gwo pase-Mwen₂ (ranvèse aktyèl).Diferans sa a nan grandè aktyèl ant pi devan ak prejije ranvèse pèmèt redresman.

Pi devan ak ranvèse efè patipri

Anba patipri pou pi devan, junction P-N pèmèt yon gwo aktyèl (Mwen_d) koule paske vòltaj la pi devan diminye baryè a potansyèl yo.Rediksyon sa a pèmèt transpòtè majorite (elektwon ak twou) pou avanse pou pi lib atravè junction a, génération sibstansyèl aktyèl.Nan patipri ranvèse, baryè a potansyèl ogmante, grav mete restriksyon sou koule nan transpòtè e konsa aktyèl la.Aktyèl la pandan patipri ranvèse (Mwen_s) se minim konpare ak pi devan an patipri aktyèl la.

Konvèsyon nan AC DC

Konpòtman sa a - pèmèt siyifikatif aktyèl nan yon direksyon pandan y ap mete restriksyon sou li nan lòt la -efektivman konvèti altène aktyèl (AC) opinyon nan dirèk aktyèl (DC) pwodiksyon.Pwosesis la redresman depann sou konduktiviti asimetrik P-N Junction a nan repons a altène vòltaj.Sa fè li yon eleman enpòtan nan ekipman pou pouvwa ak aplikasyon pou batman siyal, kote unidirectional koule aktyèl la se yon dwe.

Wòl P-N korije teknoloji junction nan rèktifikateur

Yon junction P-N, ki nesesè pou diodes, pèmèt aktyèl koule sitou nan yon direksyon akòz pwopriyete inik kondiksyon li yo anba diferan prejije elektrik.

Nan patipri ranvèse, konekte tèminal negatif batri a nan bò P-kalite ak tèminal la pozitif nan bò N-kalite.Sa a konfigirasyon ogmante bati-an potansyèl junction a, elaji zòn nan rediksyon ak anpil diminye aktyèl la difizyon.Kouran an flote, sepandan, rete afekte, sa ki lakòz yon ti, prèske konstan ranvèse aktyèl saturation (Mwen_d).Zòn nan rediksyon elaji anba patipri ranvèse aji kòm yon baryè, ki mete restriksyon sou koule nan transpòtè chaj ak pèmèt minimòm aktyèl yo pase.

Nan pi devan patipri, konekte tèminal pozitif batri a nan bò P-kalite ak tèminal la negatif nan bò N-kalite.Sa a konfigirasyon diminye baryè a potansyèl nan junction a, konble zòn nan rediksyon.Wotè a baryè redwi pèmèt plis transpòtè majorite (elektwon nan N-kalite a ak twou nan P-kalite a) travèse junction a, siyifikativman ogmante difizyon aktyèl la (Mwen_d).Nan konfigirasyon sa a, aktyèl la flote nan transpòtè minorite rete lajman afekte.Respekte zòn rediksyon an anba patipri pou pi devan amelyore konduktiviti junction a, sa ki pèmèt yon koule sibstansyèl nan difizyon aktyèl, ki se aktyèl la prensipal nan mòd sa a.

Lè sibi gwo prejije ranvèse, tipikman plizyè santèn vòlt, junction P-N ka kenbe kondisyon ekstrèm yo.Anba tension sa yo, jaden an entans elektrik atravè zòn nan rediksyon ka jenere nimewo siyifikatif nan pè elèktron-twou, ki kapab mennen nan yon ogmantasyon byen file nan aktyèl ak sa ki lakòz pann junction.Se eta sa a jeneralman evite nan estanda semi -conducteurs diodes akòz risk pou yo domaj pèmanan.Sepandan, Zener diodes yo fèt yo opere fiable nan rejyon sa a pann pou aplikasyon pou tankou règleman vòltaj.

Rezistans nan junction a P-N varye ak grandè a ak polarite nan vòltaj la aplike.Sa a varyasyon pèmèt preferansyèl koule aktyèl nan direksyon an pi devan pandan y ap bloke li nan do.Kouran sa a direksyon aktyèl sipòte wòl junction a kòm yon redresman nan divès sikui elektwonik, ki soti nan founiti pou pouvwa a siyal sistèm pwosesis.

Aplikasyon nan p-n junction diodes kòm rèktifikateur

Kapasite nan p-n junction dyòd dyòd a yo ki pèmèt aktyèl koule nan yon direksyon fè li yon redresman efikas, konvèti altène aktyèl (AC) nan aktyèl dirèk (DC).Fòm ki pi senp lan nan tankou yon aparèy se redresman an mwatye onn.

Figi 6: mwatye onn pwosesis redresman

Nan yon sikwi demi-onn redresman, fonksyon yo dyod pandan AC siyal la AC pozitif ak negatif mwatye sik.Sa a konfigirasyon tipikman gen ladan yon transfòmatè ak yon bobin segondè ki antren yon fòs elektwo (EMF) nan endiksyon mityèl ak bobin prensipal la.Polarite a nan chanjman yo EMF pwovoke ak sik la AC.

Figi 7: pozitif demi-sik

Fen anwo nan bobin segondè a vin chaje pozitivman parapò ak fen ki pi ba, ki pi devan prejije P-N junction dyòd la.Sa a prejije pèmèt aktyèl koule nan rezistans a chaj (RL).Kòm ap koule aktyèl yo, se yon vòltaj obsève nan tout RL, ki koresponn a pozitif mwatye sik la nan opinyon an AC.

Figi 8: negatif demi-sik

Lè polarite a nan EMF la pwovoke ranvèse, fen a anwo vin negatif ak fen a pi ba pozitif.Sa yo prejije ranvèse dyòd dyod la, efektivman bloke koule aktyèl la nan li.Kòm yon rezilta, pa gen okenn pwodiksyon jwenn nan tout rezistans a chaj pandan sa a demi-sik.

Karakteristik ak pwodiksyon nan redresman an demi-onn

Rèktifikateur mwatye onn konvèti sèlman mwatye sik pozitif yo nan opinyon AC a nan yon pwodiksyon DC eksitan.Sa a pwodiksyon gen konpozan AC ak se natirèlman diskontinu ak pi ba efikasite konpare ak plen-onn rèktifikateur.Ka nati a eksitan nan pwodiksyon an dwe chiffres pa kalkile aktyèl la chaj vle di.Miltipliye sa a aktyèl pa rezistans a chaj (RLR_LRL) bay pwodiksyon an mwayèn DC vòltaj.

Dezavantaj prensipal yo nan demi-onn redresman an se ensifizans li yo ak nati a diskontinu nan pwodiksyon an.Pli lwen filtraj oswa atenuasyon ka oblije reyalize yon rezèv DC fiks.Pèfòmans redresman an ak efikasite yo enfliyanse pa karakteristik dyòd a, tankou gout vòltaj pou pi devan li yo ak ranvèse flit aktyèl la.Anplis de sa, konsepsyon an nan transfòmatè a ak chwa a nan rezistans chaj yo enpòtan nan optimize fonksyonalite jeneral redresman an.

Konklizyon

Egzamen atik sa a nan junction P-N mete aksan sou tou de ranje lajè li yo nan itilizasyon nan elektwonik kontanporen ak wòl kle li yo nan devlopman nan teknoloji semi-conducteurs.Soti nan operasyon debaz la nan yon radyo kristal nan mekanis yo sofistike nan pann junction ak redresman, junction a P-N results kòm eleman nan ultim nan asire direksyon koule aktyèl ak rezilta vòltaj ki estab nan sikwi elektwonik.Egzamen an detay nan tou de pi devan ak ranvèse operasyon patipri montre adaptabilite junction a nan adapte a diferan ensiste elektrik ak kondisyon anviwònman an.Aplikasyon yo pratik nan junction a P-N, kòm demontre nan rèktifikateur ak regilatè vòltaj, mete aksan sou fonksyon grav li yo nan amelyore efikasite a ak disponiblite nan aparèy elektwonik.Alafen, analiz sa a an pwofondè pa sèlman klarifye prensip operasyonèl yo nan P-N rakor men tou egzebisyon wòl kle yo nan avanse teknoloji soti nan radyo senp nan sikwi konplèks entegre, regilye nèf semenn klas yon epòk enpòtan nan jaden an nan elektwonik.

Kesyon yo poze souvan [FAQ]

1. Kouman se yon junction PN itilize kòm yon redresman?

Yon junction PN fòme lè P-kalite ak N-kalite materyèl semi-conducteurs yo ansanm.Sa a junction natirèlman kreye yon rejyon rediksyon ki aji tankou yon baryè, sa ki pèmèt aktyèl koule pi fasil nan yon direksyon pase lòt la.Lè se vòltaj AC aplike nan yon junction PN, pandan mwatye sik la pozitif, junction a pèmèt aktyèl la pase (pou pi devan-partial), ak pandan mwatye sik la negatif, li bloke aktyèl la (ranvèse-partial).Sa a kondiksyon selektif rezilta nan pwodiksyon an ke yo te majorite nan yon direksyon, efektivman konvèti AC a DC.

2. Ki objektif komen yon redresman PN Junction?

Objektif prensipal yon redresman PN junction se pwodwi yon pwodiksyon DC fiks ki sòti nan yon opinyon AC.Sa a nesesè nan alimante sikwi elektwonik ki mande pou DC pou operasyon ki estab.Rèktifikateur yo se ultim nan inite ekipman pou pouvwa pou tout kalite aparèy elektwonik ak elektrik, ki soti nan gadjèt ti nan gwo machin endistriyèl.

3. Ki sa ki aplikasyon an korije nan dyòd a junction PN?

Se dyòd a junction PN ki fèt espesyalman pou esplwate konpòtman an korije nan junction la PN.Li se lajman ki itilize nan sikwi kòm yon redresman fè fonksyon sa a kle nan AC konvèsyon DC.An tèm pratik, sa yo diodes yo te jwenn nan chajè pou pil, cartes pouvwa, ak sistèm ki mande pou yon rezèv DC serye nan yon sous AC, tankou ekipman telekominikasyon ak sistèm elektrik otomobil.

4. Ki sa ki junction a PN itilize pou?

Anplis redresman, rakor PN yo te itilize nan divès kalite aplikasyon pou lòt tankou batman siyal, règleman vòltaj, ak limyè-emitting diodes (poul) pou ekleraj ak ekspozisyon.Sepandan, itilize ki pi enpòtan yo ak toupatou rete nan redresman, kote yo se eleman itil nan konvèti AC nan ka itilize DC.

5. Kijan yon dyòd aji kòm yon redresman?

Yon dyòd, ki konsiste de yon junction PN, aji kòm yon redresman pa pèmèt kouran elektrik koule pi fasil nan yon direksyon pase nan direksyon an ranvèse.Pwopriyete yo nannan nan junction a PN, sitou karakteristik nan koule yon sèl-fason, fè diodes ideyal pou bloke pati a negatif nan siyal AC, kidonk pèmèt sèlman pati a pozitif yo pase.Sa a pasaj selektif nan rezilta aktyèl nan pwodiksyon an ke yo te yon koule unidirectional nan elektwon oswa DC.