Differenza tra diodo a giunzione P-N e diodo Zener

Il diodo è l'elemento semiconduttore più semplice, che ha una connessione PN e due terminali. È un elemento passivo perché la corrente scorre in una direzione. Il diodo Zener, al contrario, consente lo scorrimento della corrente inversa.

Che cos'è il diodo di giunzione P-N?

In n tipo di elettroni a semiconduttore sono i principali portatori della carica, mentre in semiconduttore di tipo p, i principali portanti sono i fori. Quando i tipi di semiconduttori di tipo p e n sono collegati (che in pratica è realizzato da un processo tecnologico molto più complicato di un semplice accoppiamento), poiché la concentrazione di elettroni nel tipo n è molto più grande di quella del p- tipo, c'è una diffusione di elettroni e fori, che mira a equalizzare la concentrazione in tutte le parti della struttura dei semiconduttori. Quindi, gli elettroni cominciano a muoversi da più concentrati a luoghi con meno concentrazione, cioè nella direzione di un semiconduttore di tipo p in p.

Allo stesso modo questo si applica ai fori, passando dal semiconduttore di tipo p a quello di tipo n. Al confine del composto, si verifica la ricombinazione, cioè il riempimento di fori con elettroni. Così, attorno al confine del composto, si forma uno strato in cui si è verificato l'abbandono di elettroni e buchi, che ora è parzialmente positivo e in parte negativo.

Come intorno al campo, si forma un'elettrificazione negativa e positiva, si stabilisce un campo elettrico, che ha una direzione dalla carica positiva a quella negativa. Cioè, viene stabilito un campo, la cui direzione è tale da opporsi all'ulteriore movimento di elettroni o fori (la direzione degli elettroni sotto l'influenza del campo è opposta alla direzione del campo).

Quando l'intensità del campo aumenta sufficientemente per impedire ulteriori movimenti di elettroni e fori, il movimento diffuso cessa. Quindi si dice che all'interno della giunzione p-n si forma un'area di carica spaziale. La potenziale differenza tra gli endpoint di quest'area è definita barriera potenziale.

I principali portatori della carica, su entrambi i lati della giunzione, non sono in grado di passare in condizioni normali (assenza di un campo estraneo). Un campo elettrico è stato stabilito all'interno dell'area di carico spaziale, che è il più forte al confine della giunzione. A temperatura ambiente (con la solita concentrazione di additivo), la differenza di potenziale di questa barriera è di circa 0,2 V per il silicio o di circa 0,6 V per i diodi al germanio.

Cos'è il diodo Zener?

Attraverso una connessione p-n polarizzata non permeabile, una piccola corrente inversa di flussi di saturazione costante. Tuttavia, nel diodo reale quando la tensione della polarizzazione impenetrabile supera un certo valore, si verifica un'improvvisa dispersione di corrente, così che la corrente alla fine aumenta praticamente senza alcun ulteriore aumento di tensione.

Il valore della tensione in cui si verifica un'improvvisa dispersione di corrente si chiama rottura o tensione Zener. Ci sono fisicamente due cause che portano alla rottura della barriera p-n. In barriere molto strette, che sono prodotte da un altissimo inquinamento dei semiconduttori di tipo p e n, gli elettroni di valenza possono essere tunnelati attraverso la barriera. Questo fenomeno è spiegato dalla natura ondulatoria dell'elettrone.

Una rottura di questo tipo si chiama rottura di Zener, secondo il ricercatore che per primo ha spiegato. In barriere più ampie, i portatori di minoranza che attraversano liberamente la barriera possono guadagnare abbastanza velocità ad alte intensità di campo per rompere i legami di valenza all'interno della barriera. In questo modo vengono create coppie addizionali di fori di elettroni che contribuiscono all'aumento della corrente.

La caratteristica di tensione di alimentazione del diodo Zener per l'area di polarizzazione della larghezza di banda non differisce dalle caratteristiche di un diodo a semiconduttore comune di raddrizzatore. Nel campo della polarizzazione impermeabile, le penetrazioni dei diodi Zener di solito hanno valori inferiori rispetto alle tensioni penetranti dei normali diodi a semiconduttore e funzionano solo nel campo della polarizzazione impermeabile.

Quando si verifica la rottura della connessione p-n, la corrente può essere limitata a un determinato valore consentito solo con una resistenza esterna, altrimenti i diodi vengono distrutti. I valori della tensione penetrante del diodo Zener possono essere controllati durante il processo di produzione. Ciò rende possibile la produzione di diodi con una tensione di breakdown di diversi volt fino a diverse centinaia di volt.

I diodi con una tensione di breakdown inferiore a 5V non hanno una tensione di breakdown chiaramente pronunciata e hanno un coefficiente di temperatura negativo (l'aumento della temperatura diminuisce la tensione Zener). I diodi con UZ> 5V hanno un coefficiente di temperatura positivo (l'aumento della temperatura aumenta la tensione di Zener). I diodi Zener sono usati come stabilizzatori e limitatori di tensione.

Differenza tra diodo a giunzione P-N e diodo Zener

1. Definizione di diodi di giunzione P-N e diodi Zener

Il diodo è un componente elettronico che consente il flusso di elettricità in una direzione senza resistenza (o con pochissima resistenza) mentre nella direzione opposta ha una resistenza infinita (o almeno molto alta). I diodi Zener, al contrario, consentono il flusso di corrente invertito quando viene raggiunta la tensione Zener.

2. Costruzione del diodo di giunzione P-N e del diodo Zener

Il diodo a giunzione P-n è costituito da due strati semiconduttori (tipo p - anodo e tipo n - catodo). Nel caso dei diodi Zener, le concentrazioni delle impurità nei semiconduttori devono essere determinate con precisione (tipicamente significativamente più alte rispetto ai diodi p-n) al fine di ottenere la tensione di rottura desiderata.

3. Applicazione del diodo di giunzione P-N e del diodo Zener

I primi sono usati come raddrizzatori, shapers, switcher, moltiplicatori di tensione. I diodi Zener sono spesso usati come stabilizzatori di tensione.

Diodo di giunzione P-N rispetto a diodo Zener

Riepilogo del diodo di giunzione P-N e del diodo Zener

• I diodi a giunzione P-n sono costituiti da due (semiconduttori) strati semiconduttori, che consentono alla corrente di fluire solo in una direzione, quindi utilizzati come raddrizzatori.
• I diodi Zener sono specificamente drogati, essendo in grado di trasmettere corrente in entrambe le direzioni. Più comunemente usato come stabilizzatori di tensione.