Что такое P–N переход простыми словами

Открытие электронно-дырочного перехода совершило в электронике настоящую революцию. Без него не могло бы существовать ни телевизоров, ни ноутбуков, ни иных привычных гаджетов. Принцип его работы можно объяснить простыми словами, это поможет понять, что такое P–N или электронно-дырочный переход.

Что это такое

В электронике используются диэлектрики и проводники, но, кроме них, есть так называемые полупроводники, то есть промежуточные материалы. Изначально люди не знали, как и с какой целью их можно применять в электронике или радиотехнике. Однако было установлено, что, при добавлении в состав промежуточного материала некоторых элементов, полупроводник обретает особые свойства.

Самый распространенный промежуточный материал – кремний. Из него состоит примерно треть земной коры. Также в полупроводниковых приборах применяют селен, арсенид галлия и германий. Ученые установили, что, если кремний пролегировать мышьяком (то есть добавить его в состав), то промежуточный материал насыщается свободными электронами и становится проводником. А если кремний обогатить индием, то полупроводник наполняется свободными положительными зарядами.

Интересно то, что свободных частиц с положительным зарядом нет. Протон (положительно заряженная частица) связан с нейтроном, образуя часть атомного ядра. Переносить положительный заряд они не могут. То есть получается, что заряд есть, а электронов, переносящих его, нет. Такие частицы называют положительно заряженными «дырами». Полупроводник, в составе которого много подобных «дыр», называется положительным (Р-тип).

Сам промежуточный материал как Р, так и N типов малополезен, но, если пластинки из указанных элементов плотно прижать друг к другу, то в месте их соприкосновения и появляется электронно-дырочный переход, совершивший прорыв в мире электроники.

Принцип работы

Данный переход имеет одностороннюю проводимость. Понять суть работы можно, взяв простую воронку. Если наливать жидкость с широкой стороны, то она свободно перетечет через лейку, но если сделать это через узкую часть, то жидкость практически не перельется в емкость. Именно так происходит и с электронно-дырочным переходом. Если к стороне с положительным зарядом подать плюс от постоянного источника энергии, а на сторону с отрицательным – минус, ток легко пойдет через переход. Если же сделать, наоборот, то ток проходить не будет.

Для наглядности можно провести простой эксперимент. Нужно собрать схему, где присутствуют:

  • лампа на 12 V;
  • диод;
  • постоянный источник энергии.

Если включить блок питания, то лампа будет гореть, но, поменяв плюса питания, этого эффекта добиться не получится.

pn perehod obratnoe vkluchenie

В полупроводниковых приборах используется именно эта способность электронно-дырочного перехода – пропускать ток в одну сторону. Приборы изготавливают из кристаллов (пластинок) промежуточного материала. Чаще всего это кремний. При этом в пластину добавляют примесь, которая обеспечивает иной тип проводимости.

Это интересно!

Одна небольшая полупроводниковая микросхема размером, например, 1см², содержит в себе сотни тысяч взаимосвязанных сверхмалых элементов. Это могут быть транзисторы, провода и диоды, выполненные на одной пластинке.

Сейчас свойства электронно-дырочного перехода используются в электронике, радиотехнике и микроэлектронике. В последние десятилетия полупроводниковые приборы практически заменили приборы электровакуумные, применявшиеся ранее. Особенно это заметно, если взглянуть на современную вычислительную технику. Громоздкие электронно-вычислительные машины, занимавшие целые этажи, сменили компактные ПК, оснащенные полупроводниковыми микросхемами.

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Загрузка...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *