Persamaan Arus Dioda
Dioda sambungan PN dikenal luas karena melewatkan arus listrik hanya dalam satu arah. Jumlah arus yang mengalir melalui dioda sambungan PN sangat tergantung pada jenis bahan yang digunakan dan juga tergantung pada konsentrasi doping dalam pembuatan dioda PN.
Alasan utama untuk aliran arus adalah karena generasi atau rekombinasi pembawa muatan mayoritas dalam struktur dioda persimpangan PN.
Kami akan memiliki tiga wilayah yang bertanggung jawab untuk aliran pembawa muatan mayoritas saat ini. Daerah-daerah ini yaitu kuasi netral P-region, daerah penipisan, quasi netral N-region. Wilayah kuasi netral P-type adalah pemisahan antara tepi daerah penipisan dan tepi dioda pada sisi-P.
Daerah kuasi netral N - tipe adalah pemisahan antara tepi daerah penipisan dan tepi dioda pada sisi - N. Untuk asumsi, jarak pemisahan ini tidak terbatas. Tidak akan ada variasi dalam konsentrasi pembawa muatan saat kita bergerak menuju batas-batas dioda. Medan listrik tidak akan hadir di wilayah netral kuasi.
Arus dioda dalam bias maju adalah karena rekombinasi pembawa muatan mayoritas. Rekombinasi pembawa muatan berlangsung baik di daerah netral tipe-P atau tipe-N, di daerah penipisan atau pada kontak ohmis yaitu pada kontak logam dan semikonduktor.
Aliran arus dalam bias terbalik adalah karena generasi pembawa muatan. Proses pembangkitan muatan muatan jenis ini semakin meningkatkan aliran arus ke depan dan juga dalam kondisi bias terbalik.
Aliran arus dalam dioda sambungan PN ditentukan oleh densitas pembawa muatan, medan listrik di seluruh struktur dioda sambungan PN dan energi tingkat semu Fermi dari tipe-P dan tipe-N. Kepadatan pembawa dan medan listrik digunakan untuk menentukan arus drift dan difusi arus dioda PN.
Kuasi tingkat energi Fermi elektron dan lubang di dalam daerah penipisan dan di daerah tipe-N dan tipe-P kuasi netral diasumsikan kurang lebih sama dalam memperoleh solusi analitis.
Jika tingkat energi Fermi diasumsikan konstan di daerah penipisan, kepadatan pembawa muatan minoritas pada batas daerah penipisan akan menjadi sebagai berikut,
Ketika tidak ada tegangan eksternal yang diterapkan, keadaan ekuilibrium termal tercapai pada persamaan yang disebutkan di atas. Pemisahan antara tingkat Fermi meningkat dengan tegangan yang diterapkan eksternal. Tegangan eksternal ini dikalikan dengan muatan elektron.
Operator muatan berlebih yang ada di salah satu wilayah kuasi berekombinasi langsung ketika mereka mencapai kontak semikonduktor - logam. Proses rekombinasi berlangsung cepat pada kontak ohmik dan semakin meningkat dengan adanya logam. Oleh karena itu kondisi batas yang valid dapat dinyatakan sebagai berikut,
Pertimbangkan persamaan arus difusi untuk kedua daerah netral kuasi tipe-N dan tipe-P, ekspresi untuk arus dioda ideal akan diperoleh dengan menggunakan kondisi batas ke persamaan arus difusi yang dipertimbangkan.
DC atau Static Resistance
Ketahanan statis atau hambatan DC pada dioda sambungan PN menentukan sifat resisten dioda ketika sumber DC terhubung dengannya. Jika tegangan DC eksternal diberikan ke sirkuit di mana semikonduktor dioda adalah bagian dari itu, hasil dalam titik-Q atau titik operasi pada kurva karakteristik dioda persimpangan PN yang tidak berubah dengan waktu.
Resistensi statis pada lutut kurva dan di bawahnya akan jauh lebih besar daripada nilai resistan dari bagian kenaikan vertikal dari kurva karakteristik. Minimum adalah arus yang melewati maksimum dioda adalah level tahanan DC.
AC atau Ketahanan Dinamis
Resistensi dinamis berasal dari Persamaan Dioda Shockley. Ini mendefinisikan sifat resisten dioda ketika sumber AC yang tergantung pada polarisasi DC dari dioda persimpangan PN terhubung dengannya.
Jika sinyal sinusoidal eksternal diberikan ke sirkuit yang terdiri dari dioda, input yang mengubah akan menggeser titik Q seketika sedikit dari posisi saat ini dalam karakteristik dan karena itu mendefinisikan perubahan yang pasti dalam tegangan dan arus.
Ketika tidak ada sinyal bolak eksternal yang diterapkan, titik operasi akan menjadi titik-Q (atau titik diam) yang ditentukan oleh tingkat sinyal DC yang diterapkan. Ketahanan AC dioda ditingkatkan dengan menurunkan titik-Q operasi. Singkatnya, itu setara dengan kemiringan tegangan - arus dari dioda PN.
Kapasitansi Difusi Difusi kapasitansi juga dapat disebut sebagai kapasitansi penyimpanan terutama diamati dalam konfigurasi bias maju. Ini adalah kapasitansi yang disebabkan oleh pengangkutan pembawa muatan antara dua terminal dioda yaitu, dari anoda ke katoda dalam konfigurasi bias ke depan dari dioda sambungan PN. Jika arus listrik dibiarkan melewati perangkat semikonduktor, akan ada biaya yang dibuat di seluruh perangkat pada beberapa titik waktu. Dalam hal jika tegangan dan arus eksternal yang diterapkan berubah ke nilai yang berbeda, akan ada jumlah muatan yang berbeda yang dibuat dalam transit. Rasio biaya pengalihan dibuat untuk perubahan diferensial dalam tegangan akan menjadi kapasitansi difusi. Jika tingkat arus meningkat maka tingkat kapasitansi difusi secara otomatis meningkat. Peningkatan tingkat arus akan menghasilkan penurunan tingkat resistensi terkait dan juga konstanta waktu, yang penting dalam aplikasi berkecepatan sangat tinggi. Nilai kapasitansi difusi jauh lebih besar dari nilai kapasitansi transisi dan berbanding lurus dengan nilai arus searah.
Waktu penyimpanan
Dioda persimpangan PN bertindak seperti konduktor sempurna dalam konfigurasi bias maju dan bertindak seperti isolator sempurna dalam konfigurasi bias terbalik. Selama waktu pengalihan dari depan ke kondisi bias balik, aliran arus akan berubah dan tetap konstan pada tingkat yang sama. Durasi waktu ini di mana arus berbalik dan mempertahankan tingkat konstan disebut sebagai waktu penyimpanan (Ts). Waktu yang diambil oleh elektron untuk berpindah dari tipe-P kembali ke tipe N dan lubang untuk berpindah dari tipe-N kembali ke P-type adalah waktu penyimpanan. Nilai ini dapat ditentukan oleh geometri persimpangan PN. Selama waktu penyimpanan ini, dioda berfungsi sebagai arus pendek. Waktu transisi Waktu untuk arus menurun ke nilai arus bocor terbalik setelah tetap pada tingkat konstan disebut sebagai waktu transisi. Ini dilambangkan sebagai nilai waktu transisi ditentukan oleh geometri dari persimpangan PN dan konsentrasi tingkat doping dari tipe-P dan bahan tipe-N
Advertisement
EmoticonEmoticon