pn-siire

Allikas: Vikipeedia

Pn-siire on monokristalse pooljuhi ala, milles toimub üleminek aukjuhtivuselt (p-juhtivuselt) elektronjuhtivusele (n-juhtivusele).

Kogu pooljuhtseade on ühes terviklikus kristallis. Kristallil on erinevate lisanditega ehk erineva juhtivusega piirkonnad, et tekiks erinimeliste laengute vastastikmõju. Kui kogu kristall oleks ühe juhtivustüübiga, näiteks elektronjuhtivusega, siis oleks tegemist tavalise elektriahela takistusega.

Pingestamata pn-siire[muuda | redigeeri lähteteksti]

Pn-siire01.png

Joonisel on pn-siire näidatud musta piirina aukjuhtiva ja elektronjuhtiva kihi vahel. Kollasega näidatud alal ei ole vabu laengukandjaid.

P-kihil on elektronide vähesuse tõttu lisandite aatomite elektronkattes positiivne elektrilaeng ja n-kihil elektronide rohkuse tõttu negatiivne laeng. Et laengud tõmbuvad, siis siirde läheduses olevad elektronid täidavad peagi ligemad augud ja laenguta ala siirde ümber laieneb. Positiivsete ja negatiivsete laengute vaheline kaugus suureneb ning elektronid sellest piirkonnast enam läbi ei lähe. Laenguga osakesed jäävad seega siirdest kaugele, sest elektrilised tõmbejõud aukude ja elektronide vahel ei mõju enam vahemaa suuruse tõttu erinimeliste laengute vahel. Laengute tõttu tekib p- ja n-kihi vahele potentsiaal, mille suurus sõltub ainest (germaaniumi korral ligikaudu 0,3 volti; räni puhul pisut üle 0,6 voldi).

Vastupingestatud pn-siire[muuda | redigeeri lähteteksti]

Pn-siire02.png

Kui rakendada n-kihile positiivne ja p-kihile negatiivne pinge, siis vastaslaengud tõmbuvad mõlemal kihi otstel (siirdest kaugel) ja suurendavad laenguta ala ehk tekitavad tõkkekihi, mis oma suuruse tõttu ei lase elektrivoolu läbi, sest vastaskihtides olevate laengute tõmbejõud ei ole piisavad selle ületamiseks.

Reaalses vastupingestatud pn-siirdes on alati lekkevool, mis eksisteerib sõltumata vastupinge väärtusest.

Teatud vastupinge ületamisel pooljuhis läbivad laengud massiliselt siirde vastassuunas ja toimub läbilöök. Selle vastupinge väärtus sõltub pooljuhi valmistamise tehnoloogiast.

Päripingestatud pn-siire[muuda | redigeeri lähteteksti]

Pn-siire03.png

Kui aga n-kihile rakendada negatiivne ja p-kihile positiivne pinge, mis on suurem kui iseeneslikult tekkiv pinge (germaaniumil ligikaudu 0,3 volti, ränil natuke üle 0,6 voldi), siis tõkkekiht väheneb, pinge "tõukab" elektronid samasuguse laengu tõttu siirde poole ja laengud saavad siiret ületada, sest vastaslaengud tõmbuvad. Edasi liiguvad siirde läbinud laengud siirdest eemale.

Aukude liikumist vaadeldakse vaid pooljuhtides. Tegelikult liiguvad ainult elektronid; augud on lihtsalt kohad, kus elektrone ei ole (kuigi need ka liiguvad, aga nad ei ole aineosakesed). Elektrivoolu suund on vastupidine elektronide liikumise suunaga.

Näitena võib mõtelda sellele, kuidas toimub pikas autorivis autode liikumine. Esimene auto (tinglikult elektron) liigub natukene edasi, selle auto taha tekkis tühimik (auk), tühimiku täidab järgmine auto (elektron), mille taha tekib omakorda tühimik jne. Nii võib abstraktselt ette kujutada, kuidas augud "liiguvad" ühes suunas ja elektronid teises.

Vahepeal tekkinud iseeneslikke pingeid aga rakendada ei saa, sest vooluringi ühendamisel tarvitab ülejäänud vooluahel kiiresti kogu laengu ära.

Kokkuvõtvalt[muuda | redigeeri lähteteksti]

Välises elektriväljas paiknev (see tähendab - pingestatud) pn-siire on ühesuunalise elektrijuhtivusega (vaata: pooljuhtdiood), mis tähendab, et vool saab minna ainult kristalli p-kihist n-kihti.

Välislingid[muuda | redigeeri lähteteksti]