PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਕੀ ਹੈ?
ਇੱਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਇੱਕ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸ ਹੈ ਜੋ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਸਿਰਫ਼ ਇੱਕ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਵਹਿਣ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਵਿਰੋਧੀ ਕਿਸਮ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਵਾਲੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਦੋ ਟੁਕੜਿਆਂ ਨੂੰ ਜੋੜ ਕੇ ਬਣਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਹੋਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜਦਕਿ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।
ਜਦੋਂ ਦੋਵੇਂ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਜੋੜੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਹੋਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ, ਜਾਂ ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ, ਦਾ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਉਲਟੀ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਵਹਿਣ ਤੋਂ ਰੋਕਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੇ ਧਨਾਤਮਕ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੇ ਰਿਣਾਤਮਕ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਚੌੜਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਡਾਇਓਡ ਨੂੰ ਰਿਵਰਸ ਬਾਇਅਸਡ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ, ਡਾਇਓਡ ਵਿੱਚੋਂ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਕਰੰਟ ਵਹਿੰਦਾ ਹੈ।
ਹਾਲਾਂਕਿ, ਜਦੋਂ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੇ ਧਨਾਤਮਕ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੇ ਰਿਣਾਤਮਕ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਸੰਕੀਰਣ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਡਾਇਓਡ ਨੂੰ ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸਡ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ, N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਵਹਿ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਹੋਲ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਵਹਿ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਡਾਇਓਡ ਵਿੱਚੋਂ ਕਰੰਟ ਦੇ ਵਹਿਣ ਦੀ ਇਜਾਜ਼ਤ ਦਿੰਦਾ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਦਾ ਗਠਨ
ਇੱਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਇੱਕ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸ ਹੈ ਜੋ ਵਿਰੋਧੀ ਕਿਸਮ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਵਾਲੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਦੋ ਟੁਕੜਿਆਂ ਨੂੰ ਜੋੜ ਕੇ ਬਣਦਾ ਹੈ। P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਹੋਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜਦਕਿ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਜਦੋਂ ਦੋਵੇਂ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਜੋੜੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਹੋਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ, ਜਾਂ ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ, ਦਾ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਅਤੇ ਹੋਲਾਂ ਨੂੰ ਮੁੜ ਜੋੜਨ ਤੋਂ ਰੋਕਦਾ ਹੈ। ਇਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਡਾਇਓਡ ਸਿਰਫ਼ ਇੱਕ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ, P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ, ਕਰੰਟ ਦਾ ਸੰਚਾਲਨ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਦੇ ਗਠਨ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਕਦਮ:
- ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਸਮੱਗਰੀ:
- ਇੱਕ P-ਕਿਸਮ ਦੀ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਵੇਫਰ
- ਇੱਕ N-ਕਿਸਮ ਦੀ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਵੇਫਰ
- ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਾਧਾ:
- ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਵਾਧਾ ਨਾਮਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ P-ਕਿਸਮ ਦੀ ਵੇਫਰ ‘ਤੇ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੀ ਇੱਕ ਪਤਲੀ ਪਰਤ ਜਮ੍ਹਾ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
- ਡਿਫਿਊਜ਼ਨ:
- ਫਿਰ N-ਕਿਸਮ ਦੀ ਪਰਤ ਨੂੰ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਤੱਕ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਡੋਪੈਂਟ ਪਰਮਾਣੂ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
- ਇਹ ਡੋਪੈਂਟ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦਾ ਇੱਕ ਸੰਘਣਤਾ ਢਾਲ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸਤਹ ਦੇ ਨੇੜੇ ਉੱਚ ਸੰਘਣਤਾ ਅਤੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਡੂੰਘਾਈ ਵਿੱਚ ਘੱਟ ਸੰਘਣਤਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
- ਜੰਕਸ਼ਨ ਦਾ ਗਠਨ:
- ਡਿਫਿਊਜ਼ਨ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਂਦੀ ਹੈ ਜਿੱਥੇ P-ਕਿਸਮ ਅਤੇ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਮਿਲਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਇੱਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਬਣਦਾ ਹੈ।
- ਇਸ ਜੰਕਸ਼ਨ ‘ਤੇ, ਹਰੇਕ ਪਾਸੇ ਦੇ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਵਾਹਕ ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਪਾਰ ਫੈਲਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਮੁੜ ਜੁੜ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਇੱਕ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਬਣਦਾ ਹੈ।
- ਧਾਤੂ ਸੰਪਰਕ:
- P-ਕਿਸਮ ਅਤੇ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਪਾਸਿਆਂ ‘ਤੇ ਧਾਤੂ ਪਰਤਾਂ ਜਮ੍ਹਾ ਕਰਕੇ ਓਮਿਕ ਸੰਪਰਕ ਬਣਾਏ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
- ਇਹ ਧਾਤੂ ਸੰਪਰਕ ਡਾਇਓਡ ਨਾਲ ਬਿਜਲਈ ਕਨੈਕਸ਼ਨ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ।
- ਐਨਕੈਪਸੂਲੇਸ਼ਨ:
- ਫਿਰ ਡਾਇਓਡ ਨੂੰ ਵਾਤਾਵਰਣ ਤੋਂ ਬਚਾਉਣ ਲਈ ਇੱਕ ਸੁਰੱਖਿਆਤਮਕ ਸਮੱਗਰੀ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਪਲਾਸਟਿਕ ਜਾਂ ਸੈਰਾਮਿਕ, ਵਿੱਚ ਸੀਲ ਕਰ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਦੀਆਂ ਬਾਇਅਸਿੰਗ ਸਥਿਤੀਆਂ
ਇੱਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਇੱਕ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸ ਹੈ ਜੋ ਕਰੰਟ ਨੂੰ ਸਿਰਫ਼ ਇੱਕ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਵਹਿਣ ਦਿੰਦੀ ਹੈ। ਇਹ ਡਾਇਓਡ ਦੀ ਬਣਤਰ ਵਿੱਚ ਵਰਤੇ ਗਏ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਹੋਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜਦਕਿ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਜਦੋਂ ਇਹ ਦੋਵੇਂ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਸੰਪਰਕ ਵਿੱਚ ਲਿਆਂਦੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਹੋਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ, ਜਾਂ ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ, ਦਾ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਦੀ ਚੌੜਾਈ ਡਾਇਓਡ ‘ਤੇ ਲਗਾਏ ਗਏ ਵੋਲਟੇਜ ‘ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਕੋਈ ਵੋਲਟੇਜ ਨਹੀਂ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ, ਤਾਂ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਬਹੁਤ ਸੰਖੀਰਣ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਵੋਲਟੇਜ ਵਧਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਚੌੜਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਵੋਲਟੇਜ ਦੁਆਰਾ ਬਣਾਇਆ ਗਿਆ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਅਤੇ ਹੋਲਾਂ ਨੂੰ ਜੰਕਸ਼ਨ ਤੋਂ ਦੂਰ ਧੱਕਦਾ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਦੀਆਂ ਬਾਇਅਸਿੰਗ ਸਥਿਤੀਆਂ ਉਨ੍ਹਾਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਤਰੀਕਿਆਂ ਦਾ ਹਵਾਲਾ ਦਿੰਦੀਆਂ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਡਾਇਓਡ ‘ਤੇ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਤਿੰਨ ਮੁੱਖ ਬਾਇਅਸਿੰਗ ਸਥਿਤੀਆਂ ਹਨ:
- ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸ: ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸ ਵਿੱਚ, ਵੋਲਟੇਜ ਸਰੋਤ ਦਾ ਧਨਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਰਿਣਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਸੰਖੀਰਣ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਕਰੰਟ ਡਾਇਓਡ ਵਿੱਚੋਂ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਵਹਿੰਦਾ ਹੈ।
- ਰਿਵਰਸ ਬਾਇਅਸ: ਰਿਵਰਸ ਬਾਇਅਸ ਵਿੱਚ, ਵੋਲਟੇਜ ਸਰੋਤ ਦਾ ਧਨਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਰਿਣਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਨੂੰ ਚੌੜਾ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਕਰੰਟ ਡਾਇਓਡ ਵਿੱਚੋਂ ਨਹੀਂ ਵਹਿੰਦਾ।
- ਜ਼ੀਰੋ ਬਾਇਅਸ: ਜ਼ੀਰੋ ਬਾਇਅਸ ਵਿੱਚ, ਡਾਇਓਡ ‘ਤੇ ਕੋਈ ਵੋਲਟੇਜ ਨਹੀਂ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ। ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਬਹੁਤ ਸੰਖੀਰਣ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਡਾਇਓਡ ਵਿੱਚੋਂ ਥੋੜ੍ਹੀ ਮਾਤਰਾ ਵਿੱਚ ਕਰੰਟ ਵਹਿੰਦਾ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਦੀਆਂ ਬਾਇਅਸਿੰਗ ਸਥਿਤੀਆਂ ਦਾ ਇਸਦੇ ਕੰਮ ‘ਤੇ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪੈਂਦਾ ਹੈ। ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸ ਵਿੱਚ, ਡਾਇਓਡ ਇੱਕ ਕੰਡਕਟਰ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਦਕਿ ਰਿਵਰਸ ਬਾਇਅਸ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਇੱਕ ਇੰਸੂਲੇਟਰ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਡਾਇਓਡ ਨੂੰ ਇੱਕ ਬਹੁਤ ਹੀ ਬਹੁਮੁਖੀ ਡਿਵਾਈਸ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ ਜਿਸਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਫਾਰਮੂਲਾ
ਇੱਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਇੱਕ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸ ਹੈ ਜੋ ਵਿਰੋਧੀ ਕਿਸਮ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਵਾਲੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਦੋ ਟੁਕੜਿਆਂ ਨੂੰ ਜੋੜ ਕੇ ਬਣਦਾ ਹੈ। N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਦੀ ਵੱਧ ਮਾਤਰਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਦਕਿ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਹੋਲਾਂ ਦੀ ਵੱਧ ਮਾਤਰਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇਹ ਦੋਵੇਂ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਜੋੜੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਹੋਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ, ਜਾਂ ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ, ਦਾ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਦੀ ਚੌੜਾਈ N-ਕਿਸਮ ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲਾਂ ਦੀਆਂ ਡੋਪਿੰਗ ਸੰਘਣਤਾਵਾਂ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਡੋਪਿੰਗ ਸੰਘਣਤਾਵਾਂ ਜਿੰਨੀਆਂ ਉੱਚੀਆਂ ਹੋਣਗੀਆਂ, ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਓਨਾ ਹੀ ਸੰਖੀਰਣ ਹੋਵੇਗਾ। ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ‘ਤੇ ਲਗਾਏ ਗਏ ਵੋਲਟੇਜ ਦਾ ਵੀ ਪ੍ਰਭਾਵ ਪੈਂਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਰਿਵਰਸ ਬਾਇਅਸ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਚੌੜਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਸੰਖੀਰਣ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਬਹੁਤ ਸਾਰੀਆਂ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸਾਂ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਡਾਇਓਡ, ਟ੍ਰਾਂਜਿਸਟਰ, ਅਤੇ ਸੋਲਰ ਸੈੱਲਾਂ ਦਾ ਇੱਕ ਬੁਨਿਆਦੀ ਬਿਲਡਿੰਗ ਬਲਾਕ ਹੈ। PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਗੁਣ N-ਕਿਸਮ ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲਾਂ ਦੀਆਂ ਡੋਪਿੰਗ ਸੰਘਣਤਾਵਾਂ, ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਲਗਾਏ ਗਏ ਵੋਲਟੇਜ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੀ ਵਰਤੋਂ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਦੀ ਚੌੜਾਈ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਫਾਰਮੂਲਾ ਹੈ:
$$W = \sqrt{\frac{2\varepsilon(V_{bi}+V_a)}{qN_aN_d}}$$
ਜਿੱਥੇ:
- W ਮੀਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਦੀ ਚੌੜਾਈ ਹੈ
- ε ਫੈਰਡ ਪ੍ਰਤੀ ਮੀਟਰ ਵਿੱਚ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੀ ਪਰਮਿਟੀਵਿਟੀ ਹੈ
- Vbi ਵੋਲਟਾਂ ਵਿੱਚ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੀ ਬਿਲਟ-ਇਨ ਪੋਟੈਂਸ਼ਲ ਹੈ
- Va ਵੋਲਟਾਂ ਵਿੱਚ ਲਗਾਇਆ ਗਿਆ ਵੋਲਟੇਜ ਹੈ
- q ਕੂਲੰਬ ਵਿੱਚ ਐਲੀਮੈਂਟਰੀ ਚਾਰਜ ਹੈ
- Na ਪ੍ਰਤੀ ਘਣ ਮੀਟਰ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਵਿੱਚ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਸੰਘਣਤਾ ਹੈ
- Nd ਪ੍ਰਤੀ ਘਣ ਮੀਟਰ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਵਿੱਚ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਸੰਘਣਤਾ ਹੈ
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗੁਣਾਂ ਵਾਲੇ PN ਜੰਕਸ਼ਨਾਂ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਦੀ ਚੌੜਾਈ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਡੋਪਿੰਗ ਸੰਘਣਤਾਵਾਂ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਵਿੱਚੋਂ ਕਰੰਟ ਦੇ ਵਹਿਣ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਲਗਾਏ ਗਏ ਵੋਲਟੇਜ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੀਆਂ V-I ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ
ਇੱਕ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਇੱਕ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਡਿਵਾਈਸ ਹੈ ਜੋ ਵਿਰੋਧੀ ਕਿਸਮ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਵਾਲੇ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਦੇ ਦੋ ਟੁਕੜਿਆਂ ਨੂੰ ਜੋੜ ਕੇ ਬਣਦਾ ਹੈ। P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਹੋਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜਦਕਿ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਬਹੁਗਿਣਤੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਜਦੋਂ ਦੋਵੇਂ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਜੋੜੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਤੋਂ ਹੋਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਫੈਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ, ਜਾਂ ਸਪੇਸ ਚਾਰਜ, ਦਾ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
PN ਜੰਕਸ਼ਨ ਦੀਆਂ V-I ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਲਗਾਏ ਗਏ ਵੋਲਟੇਜ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਜਦੋਂ ਜੰਕਸ਼ਨ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਸੰਖੀਰਣ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਕਰੰਟ ਵਧ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਰਿਵਰਸ ਬਾਇਅਸ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਚੌੜਾ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਕਰੰਟ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸ
ਜਦੋਂ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਵੋਲਟੇਜ ਸਰੋਤ ਦਾ ਧਨਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਰਿਣਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਧਨਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ ਵੱਲ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਹੋਲਾਂ ਨੂੰ ਰਿਣਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ ਵੱਲ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਅਤੇ ਹੋਲ ਡਿਪਲੀਸ਼ਨ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਮੁੜ ਜੁੜ ਜਾਂਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਇੱਕ ਕਰੰਟ ਬਣਦਾ ਹੈ।
ਫਾਰਵਰਡ ਬਾਇਅਸ ਕਰੰਟ ਲਗਾਏ ਗਏ ਵੋਲਟੇਜ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੁਆਰਾ ਨਿਰਧਾਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਵੋਲਟੇਜ ਜਿੰਨਾ ਉੱਚਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਕਰੰਟ ਓਨਾ ਹੀ ਵੱਧ ਹੋਵੇਗਾ। ਤਾਪਮਾਨ ਜਿੰਨਾ ਉੱਚਾ ਹੋਵੇਗਾ, ਕਰੰਟ ਓਨਾ ਹੀ ਘੱਟ ਹੋਵੇਗਾ।
ਰਿਵਰਸ ਬਾਇਅਸ
ਜਦੋਂ PN ਜੰਕਸ਼ਨ ‘ਤੇ ਇੱਕ ਰਿਵਰਸ ਬਾਇਅਸ ਵੋਲਟੇਜ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਵੋਲਟੇਜ ਸਰੋਤ ਦਾ ਧਨਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਰਿਣਾਤਮਕ ਟਰਮੀਨਲ P-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਨਾਲ ਜੁੜਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ N-ਕਿਸਮ ਦੇ ਮੈਟੀਰੀਅਲ ਵਿੱਚ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਾਂ ਨੂੰ ਧਨਾਤ
BETA
