Dioda (jonctiunea p-n) in polarizare inversa


 

Atunci cand Anodul diodei (p+) se conecteaza la borna negativa a sursei de tensiune iar Catodul (n-) se conecteaza la borna pozitiva a aceleiasi surse, avem o dioda cuplata la tensiune in polarizare inversa.

Dioda semiconductoare in polarizare inversa blocheaza curentul electric sa treaca prin ea.

Dioda conectata in acest fel la un circuit se comporta ca un intrerupator care deschide circuitul (impiedica circulatia curentului prin circuit).



Campurile electrice si voltajele din interiorul jonctiunii p-n in diferitele etape ale polarizarii inverse pana la o stare echilibru, sunt urmatoarele:




Intr-o prima faza, prin jonctiunea pn conectata in polarizare inversa la o sursa de tensiune circula un curent electric incipient, de mica intensitate. Acesta pleaca de pe borna (B-) si trece prin jonctiune catre borna (B+). CARE SUNT FENOMENELE IMPLICATE in aceasta faza?




Am vazut ca prin bariera, un curent electric poate sa treaca fie doar prin difuzie (sub forma de electroni de valenta), fie doar prin drift (sub forma de electroni de conductie).

De aceea, intr-o prima faza, de pe borna B- vor intra electroni in p iar din n vor incepe sa iasa electroni pe borna B+. Electronii care vor intra in regiunea p de pe borna B- vor avansa prin dioda partial in valenta (din gol in gol), partial in conductie. Acelasi lucru se va intampla in regiunea n cu electronii care vor tinde sa iasa din dioda pe B+. Golurile pe care ei le vor lasa in urma lor vor fi umplute de alti electroni venind "din spate", care se vor deplasa prin regiunea n dinspre bariera catre borna (atat in valenta cat si in conductie), golurile din n parand ca se deplaseaza in sens opus miscarii electronilor, adica dinspre borna catre bariera.

In momentul cand electronii din zona p ajung la bariera, nu vor putea sa treaca prin bariera decat electronii aflati in conductie. Acestia vor trece, se vor combina cu golurile existente de partea cealalta a barierei si isi vor continua drumul prin n catre B+, fie in valenta (prin intermediul golurilor care continua sa soseasca, sarind din unul in altul), fie in conductie.

In schimb, electronii din p ajunsi la bariera care nu sunt in conductie ci in valenta, pentru a trece prin bariera ar trebui sa difuzeze din p in n (este singura solutie de trecere pentru un electron de valenta), ceea ce este imposibil deoarece concentratia de electroni in n este foarte mare comparativ cu cea din p, si cum difuzia nu poate avea loc decat de la mai mult catre mai putin si nu invers, electronii de valenta nu au unde sa difuzeze. Asadar ei vor ramane la bariera - combinati cu golurile pe care le-au ocupat - furnizand ioni negativi suplimentari, deci marind potentialul negativ al barierei. Unii dintre ei vor mai putea sa intre in conductie si sa treaca de bariera dar vor fi supliniti de alti electroni (de valenta sau de conductie care decad in valenta) venind "din spate" si continuand sa ingroase stratul de ioni negativi din regiunea p a barierei.

La randul lor, golurile necompletate din zona n a barierei care nu mai au unde sa migreze sau cum sa dispara (deoarece electronii din p cu care se puteau recombina tind sa ramana de partea cealalta a barierei), asigura atomilor din care fac parte calitatea stabila de ioni pozitivi si, prin urmare maresc potentialul pozitiv al barierei din regiunea n. Fenomenul curentului electric prin dioda continua astfel intr-o cantitate din ce in ce mai mica, pana cand bariera s-a ionizat atat de mult incat potentialul barierei l-a echivalat pe cel de la bornele sursei. Din acel moment curentul electric inceteaza sa mai circule, deoarece pe regiunile p si n nu se mai inregistreaza diferenta de potential si implicit nici camp electric care sa actioneze electronii / golurile.

Dupa cum putem vedea, in polarizare inversa bariera ionica s-a ajustat conform noului E1 la o valoare corespunzatoare - ca diferenta de potential - valorii diferentei de potential de la bornele diodei (noul Vb = Vborne = 3V). Prin urmare electronii de pe borna negativa nu mai intra in jonctiune in zona p deoarece nu mai sunt actionati de nici un camp electric. La fel, electronii din zona n nu mai ies din jonctiune pe borna pozitiva deoarece nu mai exista camp electric care sa ii antreneze.

Daca insa un electron ar putea ajunge IN STARE DE CONDUCTIE direct de pe borna (B-) la bariera, atunci el ar traversa bariera datorita diferentei de potential existente in bariera, prin bariera fiind facilitat un curent de drift. Daca am reusi cumva sa aducem electroni de pe borna (B-) direct in bariera, tranzitandu-i prin regiunea n fara ca acestia sa cada din conductie in valenta inainte de a trece pragul barierei, am fi siguri ca bariera i-ar prelua pe toti acesti electroni si i-ar furniza regiunii n, transformandu-se intr-o sursa de curent de tip baterie, fapt care ar face ca electronii sa fie pompati prin regiunea n de catre bariera, iesind din dioda pe borna B+, regiunea n comportandu-se in acest caz mai mult ca un conductor metalic clasic decat ca un semiconductor.

Materializand acest fenomen care creeaza posibilitatea unei circulatii de electroni in conditii controlate printr-o jonctiune polarizata invers, s-a nascut TRANZISTORUL (jonctiunea npn conectata nu la doua borne de potential electric extern ci la trei, prima parte, np, aflandu-se in polarizare diecta, a doua parte, pn, aflandu-se in polarizare inversa).

Vom discuta mai mult despre acest fenomen la prezentarea tranzistorului.

Ar mai fi un singur lucru de specificat: in jonctiune inversa, DUPA ATINGEREA ECHILIBRULUI, dioda permite unui curent de foarte mica anvergura sa treaca prin ea, curent care, fiind foarte slab, nu comporta un interes semnificativ in marea majoritate a circuitelor electrice si prin urmare poate fi ignorat. TOTUSI se pune intrebarea: datorita carui fenomen este posibila aparitia unui curent prin dioda blocata la polarizare inversa?

Sa o luam prin eliminare...

1. Campul electric este zero in regiunile p si n din interiorul jonctiunii, deci nu va contribui la vreo curgere a curentului electric prin jonctiune.

2. Nici difuzia nu poate avea loc fiindca electronii nu pot migra din zona n in zona p datorita barierei ionice, prin urmare nici golurile nu pot migra din zona p in zona n.

3. Mai exista fenomenul generarii spontane de perechi electron-gol datorita caldurii mai mult sau mai putin intense la care este expusa dioda.

3.1 Daca acest fenomen se intampla in zona p, avand camp electric in echilibru, avand si uniformitate de distributie a golurilor (deci nu exista nici fenomen de conductie si nici fenomen de difuzie), electronul de conductie nu se va deplasa in nici o directie si nici golul, ele recombinandu-se in foarte scurt timp, perechea electron-gol redevenind electron de valenta.

3.2 Acelasi lucru se intampla si in zona n. Avem echilibru de camp, avem uniformitate de distributie a electronilor in structura, asadar electronul de conductie si golul generat nu se deplaseaza ci se recombina aproape instantaneu, anulandu-se reciproc, perechea redevenind un electron de valenta.

ATUNCI DE UNDE APARE TOTUSI CURENT ELECTRIC (chiar si foarte mic) prin dioda conectata la sursa de tensiune in polarizare inversa?

3.3 A mai ramas un singur loc unde ne putem uita: in interiorul barierei ionice. Datorita caldurii, si acolo se genereaza spontan perechi electron-gol. Ei bine, cand fenomenul se intampla aici, electronul de conductie datorita campului din interiorul barierei ionice migreaza prin bariera in directia zonei n, in timp ce golul pe care il lasa in urma luiĀ  migreaza in directia zonei p. Bariera ce tinde sa faca in acest caz? Sa injecteze electroni in zona n (o foarte mica diferenta de potential apare intre extremitatea dreapta a barierei si borna B+), respectiv sa injecteze goluri in zona p (o foarte mica diferenta de potential apare intre borna B- si extremitatea stanga a barierei), bariera transformandu-se intr-o sursa de alimentare tip baterie a diodei: un electron corespunzator celui furnizat de bariera in zona n iese din dioda pe B+, in timp ce un gol corespunzator celui furnizat de bariera in zona p iese din dioda pe B- (asadar de pe B- intra un electron in sistem, corespunzator electronului intrat din p in bariera).

Amploarea fenomenului este extrem de redusa, drept urmare semiconductorul ajunge sa fie strabatut de un curent electric foarte slab, masurabil insa la bornele piesei (ale diodei in acest caz). El a fost denumit curent electric de saturatie, avand o intesitate de ordinul nanoamperilor, adica 10(-9) Amperi sau 0,000000001 A.

Concluzionam ca dioda semiconductoare in polarizare inversa blocheaza curentul electric sa treaca prin ea. Dioda practic deschide circuitul la care se conecteaza in acest fel (il dezactiveaza).





 


Comentarii (0)

Nume

E-mail (nu se publica online)

Comentariu
Pentru a preveni subscrierea automata de comentarii de catre programe-robot, te rugam sa introduci textul din imagine in caseta alaturata. Comentariul va fi trimis doar daca textul corespunde imaginii.
»

 

Contribuie financiar..

Existenta unei astfel de lucrari presupune o investitie continua de timp, inspiratie si energie in cercetare si dezvoltare. Sustinerea financiara a proiectului poate asigura consacrarea deplina a eforturilor depuse inspre aducerea in manifestare a unei noi cunoasteri, capabila sa interconecteze in mod optim fiecare domeniu al vietii noastre cu fortele spirituale care ne guverneaza existenta.

 


Experiente de cunoastere..



 


Pentru cel care citeste..


Menirea acestui proiect este sa inspire si sa trezeasca setea de adevar si de cunoastere. Sa motiveze pe fiecare in parte sa cerceteze mai departe acele aspecte ale existentei care il preocupa cu adevarat. Sa trezeasca dorinte si initiative de sustinere a libertatii, dreptatii si calitatii vietii pe planeta. Sa ofere directii potentiale de progres pline de scop si sens.

Indiferent cine esti tu, cel care citeste, nu prelua implicit ce scrie aici sau in oricare alta parte. Confrunta aceste informatii cu bunul tau simt interior. Experimenteaza aceste lucruri in viata ta, adopta-le, ajusteaza-le sau renunta la ele pe masura ce iti largesti orizonturile. Poate ca te-ai nascut si ai fost educat in tot felul de dogme pe care le exersezi de zeci de ani. Dar pe drumul acela ai tot fost. Stii unde duce, stii unde se opreste, stii foarte bine ca nu-ti mai ofera de o buna perioada de vreme nimic nou care sa-ti satisfaca aspiratia spre mai mult, mult mai mult.

Opreste-te acum si schimba. Ia-ti ce ai tu nevoie de aici si intra pe o noua cale a ta, inca o data si de la inceput. Fa cativa pasi pe acest nou drum. Vezi cum te simti. Confrunta provocarea. Permite povestii sa se deruleze. Urmareste fiecare pas facut si alege-l curajos pe urmatorul. Interiorizeaza experienta. Te simti mai viu? Misterul te incita? Perspectiva te invioreaza? Daca da, atunci da-ti voie sa vezi cat de adanca este vizuina iepurelui!

 

 

Contact..

Eduard IrimiaAutor: Eduard Irimia
Locatie: Bucuresti, Romania
E-mail: contact@fortasigratie.ro
Mai multe informatii: Despre Autor

 

Din invataturile altora..


- "Fii schimbarea pe care vrei sa o vezi in lume."~ Michael J. Scofield

- "O tara de oi cere un guvern de lupi."
~ Edward R. Murrow

- "Libertatea este responsabilitate. Daca tu nu-ti asumi responsabilitatea, o va face altcineva pentru tine. Atunci devii sclav." ~ OSHO

- "Poti sa prostesti unii oameni tot timpul sau toti oamenii un timp, dar nu poti sa prostesti toti oamenii tot timpul." ~ Abraham Lincoln

- "Cel mai mare esec nu este faptul ca ai gresit, ci acela ca nu ai incercat." ~ Leon Adama

- "A te purta ca si cum viata este o pasnica livada inflorita inseamna a te muta, nating, intr-o utopie. Calmul este bun, pretuirea bunei-dispozitii e legitima, dar adoptarea neconditionata a unui perpetuu si bovin suras e o forma de insuficienta mentala." ~ Andrei Plesu

- "Inca de la nasterea pe aceasta planeta multi dintre noi suntem conditionati sa credem ca menirea noastra este sa ne sacrificam, sa devenim martiri, sa simtim durere in timp ce altcineva se simte bine prin mijlocirea durerii noastre. Cand insa ajungem sa ne percem pe noi la fel de importanti ca pe oricine altcineva, cand ajungem sa ne oferim atat noua cat si altora dragostea si respectul la care visam, atunci toata viata noastra va fi despre dragoste si respect."
~ Lyssa Royall

- "A te educa pe tine nu inseamna ca esti prost intr-o prima faza. Inseamna ca esti suficient de inteligent incat sa iti dai seama ca sunt teribil de multe lucruri de invatat." ~ Melanie Joy

- "Sa fii vesnic tanar nu inseamna sa ai 20 de ani, inseamna sa ai un ideal in viata pentru care sa lupti si pe care sa il cuceresti!"
~ Prof. Dr. Ana Aslan

- "Un om trebuie sa fie suficient de matur ca sa-si recunoasca greselile, destul de destept ca sa invete din ele si indeajuns de tare ca sa le indrepte!" ~ Alphonse Allais

- "Caracterul unui om nu se arata in momentele de confort, ci in cele de schimbari si controverse." ~ Martin Luther King

- "Cele mai intunecate locuri din iad sunt rezervate acelora care isi mentin neutralitatea in vremuri de criza morala." ~ Dante Alighieri

- "Nu cauta maretia. Cauta adevarul si le vei gasi pe amandoua." ~ Horace Mann

- "Nu poti schimba ceea ce refuzi sa confrunti."
~ Gina Senarighi

- "Omul intelept nu spune tot ce gandeste dar ce spune, gandeste." ~ Aristotel

- "Intotdeauna pare imposibil, pana cand se intampla." ~ Nelson Mandela

- "Fara deviere de la norma lucrurilor, progresul nu este posibil." ~ Frank Zappa

- "Infruntarea adevarului este o munca grea. Adevarul te va elibera, dar mai intai trebuie sa induri suferinta nasterii sale."
~ Iyanla Vanzant

- "O lume diferita nu poate fi construita de oameni indiferenti." ~ Peter Marshall

- "Nu conteaza prea mult ce privesti, conteaza intotdeauna ce vezi." ~ Henry Thoreau

- "Avem nevoie de o revolutie globala. Dar aceasta trebuie sa fie o revolutie a constiintei."
~ John Kennedy

- "Singuratatea nu inseamna sa nu ai oameni in jurul tau. Inseamna sa nu ai cu cine sa impartasesti lucrurile care conteaza cu adevarat pentru tine." ~ Carl Jung

- "Raiul pe Pamant este o alegere pe care o avem de facut, nu un loc pe care il avem de gasit."
~ Wayne Dyer

- "Viziunea fara actiune este visare. Actiunea fara viziune este cosmar." ~ Proverb japonez

- "Sufletele mari au vointa, cele slabe au doar dorinte." ~ Proverb Chinezesc

- "Lucreaza pentru cauze, nu pentru aplauze. Traieste pentru a exprima, nu pentru a impresiona. Nu dispera sa-ti faci prezenta remarcata, fa-ti doar absenta simtita."
~ intelepciune contemporana

 

 

Inscrie-te in comunitatea noastra..

Adresa ta de e-mail:


Adaugare e-mail  Stergere e-mail


Pentru a evita ca mesajele sa ajunga in SPAM,
iti recomand sa adaugi la contactele din contul tau de e-mail adresa info@fortasigratie.ro