Sự hình thành các ion trong diode

Tôi có một số câu hỏi diode cơ bản. Khi chúng ta chuyển tiếp phân cực một diode, các electron trong vùng N đi qua vùng cạn kiệt và đi vào vùng P. Ở đây, chúng được cho là kết hợp lại với các lỗ có nhiều ở vùng P. Tuy nhiên vấn đề của tôi là điều này. Khi electron và lỗ trống tái hợp chúng không tạo thành ion? Và các ion không di động. Vì vậy, những gì tôi đang làm sai ở đây?

Câu trả lời này sẽ mô tả những gì xảy ra ở phía P của ngã ba PN. Các khái niệm tương tự dễ dàng được áp dụng cho phía N với những thay đổi thích hợp trong các dấu hiệu của điện thoại di động và điện tích tĩnh.

Sơ đồ ngã ba PN:

Chuyển tiếp thiên vị:

Trong điều kiện phân cực thuận (phía P thiên vị dương so với bên N), các electron được tiêm từ phía N vào vùng cạn kiệt. Chúng bị quét bởi điện trường trên vùng cạn kiệt và được tiêm vào vùng trung hòa phía P:

Do tiêm này, nồng độ của các điện tử được tăng lên đáng kể gần rìa của khu vực cạn kiệt ở phía P. Không có điện trường ròng trong khu vực bán trung tính có thể ảnh hưởng đến các điện tử này nữa, tuy nhiên chúng tiếp tục khuếch tán ra khỏi khu vực cạn kiệt do độ dốc nồng độ.

Trong khi khuếch tán qua phía P trung tính gần đúng, các electron thừa có cơ hội "gặp" một lỗ trống và thực hiện tái hợp. Lỗ trống chỉ là một trạng thái điện tử bỏ trống một số nguyên tử hoặc ion - vâng, sự tái hợp có thể làm ion hóa nguyên tử chấp nhận hoặc vô hiệu hóa một nguyên tử silicon bị ion hóa. Chúng ta nói "electron tái tổ hợp có lỗ", nhưng thực tế chỉ là electron bị kẹt ở vị trí trống trong mạng tinh thể.

Dù sao, có vẻ như quá trình này dẫn đến việc mất các mạng di động và câu hỏi của bạn là: "nếu các mạng di động bị mất thì dòng điện được duy trì như thế nào?". Tôi có đúng không

Câu trả lời:

Bạn quên bảo tồn điện tích: nếu các electron được đưa vào vùng P đang kết hợp lại với các lỗ ban đầu xuất hiện ở đó, sẽ có sự gia tăng ròng trong điện tích âm ở phía P. Cơ chế này không thể duy trì dòng điện trạng thái ổn định đang chảy qua diode.

Điều gì xảy ra là đối với mỗi lỗ kết hợp lại với electron thừa ở phía P, có thêm một lỗ được cung cấp từ tiếp xúc kim loại bên P. Điều này có nghĩa là có một dòng điện tử khuếch tán được cung cấp từ phía N, nhưng cũng có một dòng lỗ bù cho sự tái hợp, được cung cấp từ tiếp điểm bên P (tôi nói là "tiếp xúc bên P", nhưng nó là nguồn cung cấp năng lượng chịu trách nhiệm cung cấp dòng điện này).

Mật độ hiện tại là:

Trên các biểu đồ trên, bạn có thể thấy rằng tổng dòng điện tử và dòng điện lỗ không đổi trong suốt diode. Điều này có nghĩa là các lỗ bị mất trong quá trình tái hợp được bù bằng dòng điện từ tiếp xúc kim loại bên P - mật độ điện tích ròng vẫn giữ nguyên ở vùng P trung tính (trung tính) và lượng chất mang điện tích tự do vẫn giữ nguyên.

Tóm tắt:

Ở trạng thái ổn định về phía trước thiên vị:

• Mật độ hiện tại không đổi trong toàn bộ thiết bị
• Tính trung lập điện tích được bảo tồn ở các vùng trung hòa

Từ Wikipedia :

Khi các mảnh bán dẫn pha tạp N và pha tạp P được đặt cùng nhau để tạo thành một điểm nối, các electron [di chuyển về phía] P và các lỗ [di chuyển về phía] bên N. Khởi hành của một điện tử từ phía N sang phía P để lại một ion nhà tài trợ tích cực phía sau bên N, và tương tự, lỗ trống để lại một ion chấp nhận âm ở phía P.

[Trong quá trình chuyển giao này khi] ... các electron tiếp xúc với [các] lỗ [,] chúng bị loại bỏ bằng cách tái hợp. [Tương tự trong trường hợp] của [bên] N. Kết quả cuối cùng là các electron khuếch tán và các lỗ trống đã biến mất, để lại các ion tích điện nằm cạnh giao diện trong một khu vực ... được gọi là "Lớp suy giảm".

Phần còn lại của các ion chịu trách nhiệm cho điện trường