دیود اتصال PN

این شرایط، نشان‌دهنده‌ی مسیر مقاومت کم از طریق اتصال PN است؛ که به جریان‌های بسیار بزرگ، اجازه می‌دهد؛ تا تنها با افزایش کم ولتاژ بایاس از طریق دیود، عبور کنند. تفاوت پتانسیل واقعی در دوسر اتصال یا دیود، با عمل تخلیه در حدود 0.3 ولت برای ژرمانیوم و تقریبا 0.7 ولت، برای دیودهای اتصال سیلیکونی، ثابت نگه داشته می‌شود.

از آنجایی‌که، دیود می‌تواند جریان “بی‌نهایت” را بالای این نقطه‌ی زانو، هدایت‌کند؛ زیرا به‌طور موثر، به یک اتصال، کوتاه، تبدیل می‌شود، بنابراین، از مقاومت‌ها، به‌صورت سری برای محدودکردن شارش جریان آن، استفاده می‌شود. تجاوزکردن از مشخصات حداکثر جریان مستقیم، سبب می‌شود؛ تا دستگاه بیشتر از مقداری که برای آن طراحی شده است؛ توان را در شکل گرما، تلف کند و درنتیجه، خرابی بسیار سریع در دستگاه، ایجاد شود.

خلاصه‌ی دیود اتصال

ناحیه‌ی اتصال PN یک دیود اتصال، دارای مشخصه‌های مهم زیر است:

• نیمه‌هادی‌ها، شامل دو نوع حامل باز سیار،”حفره” و “الکترون” می‌باشند.
• حفره‌ها، دارای بار مثبت بوده؛ درحالی‌که، الکترون‌ها، دارای بار منفی می‌باشند.
• یک نیمه‌هادی، ممکن است؛ با ناخالصی‌های دهنده، مانند آنتیموان(نوع N دوپینگ) دوپینگ شود؛ به‌طوری‌که، دارای بارهای متحرکی است؛ که در درجه‌ی اول، الکترون، می‌باشند.
• یک نیمه‌هادی، ممکن است؛ با ناخالصی‌های پذیرنده، مانند بور(نوع P دوپینگ) دوپینگ شود؛ به‌طوری‌که، دارای بارهای متحرکی است؛ که عمدتا حفره، می‌باشند.
• ناحیه‌ی اتصال، خود حامل بار ندارد و به‌عنوان منطقه‌ی تخلیه، شناخته می‌شود.
• ناحیه‌ی اتصال(تخلیه) دارای ضخامت فیزیکی است؛ که با ولتاژ اعمال‌شده، متفاوت است.

هنگامی‌که، یک دیود، در حالت بایاس صفر است؛ هیچ منبع انرژی خارجی، اعمال نمی‌شود و یک سد پتانسیل طبیعی در سراسر یک ناحیه‌ی تخلیه، ایجاد می‌شود؛ که تقریبا 0.5 تا 0.7 ولت برای دیودهای سیلیکونی و تفریبا 0.3 ولت برای دیودهای ژرمانیوم است. هنگامی‌که، یک دیود اتصال، درحالت مستقیم باشد؛ ضخامت ناحیه‌ی تخلیه، کاهش می‌یابد و دیود مانند یک اتصال کوتاه عمل می‌کند؛ که به جریان مدار کامل، اجازه می‌دهد تا شارش یابد. هنگامی‌که، یک دیود اتصال، درحالت معکوس باشد؛ دیود مانند یک مدار باز عمل می‌کند؛ که هرگونه جریان را مسدود می‌کند(فقط یک نشت جریان بسیار کوچک، شارش می‌یابد.)

هم‌چنین در بالا دیدیم؛ که دیود، یک دستگاه دو پایانه‌ای غیرخطی است؛ که مشخصه‌ی IV آن، به قطبیت وابسته است؛ زیرا بسته به قطبیت ولتاژ اعمال‌شده،V_D دیود یا بایاس مستقیم V_D>0 و یا بایاس معکوس V_D<0 است. در هر صورت، می‌توانیم این مشخصه‌های ولتاژ جریان را هم برای دیود ایده‌آل و هم برای دیود سیلیکونی واقعی مانند شکل، مدل‌سازی کنیم: