Přechod PN s připojeným vnějším napětím

Připojí-li se k polovodičovému přechodu stejnosměrné napětí tak, že jeho polarita bude souhlasit s polaritou difúzního napětí (obr. 1), bude mít elektrostatické pole tohoto vnějšího napětí souhlasný smysl jako elektrostatické pole pevných iontů, které působí v okolí přechodu.

Obr. 1: Přechod PN polarizovaný ve zpětném směru

Potenciálová přehrada mezi částí P a N vzroste a oblast prostorového náboje se rozšíří, neboť obě pole se navzájem podporují. Ani majoritní nosiče s největší energii nejsou schopny překonat tuto přehradu a proud majoritních nosičů zanikne – přechod PN je pro ně uzavřen. Přes přechod i vnějším obvodem prochází jen proud minoritních nosičů náboje I_R. Pole od vnějšího napětí sice podporuje pohyb minoritních nosičů, ale nezpůsobuje znatelné zvětšení proudu, protože všechny minoritní nosiče, které byly přidané teplotě k dispozici, přes přechod stejně přecházely. Proud I_R dosahuje své nasycené hodnoty (obr.9).

Obr. 2: Proud v závěrném směru

Po obrácení polarity připojeného vnějšího napětí bude působit odpovídající elektrostatické pole proti elektrostatickému poli pevných iontů. Majoritní nosiče se přiblíží k přechodu PN, potenciálová přehrada se zruší a vyprázdněná oblast (oblast prostorového náboje ) zanikne (obr. 2).

Obr. 3: Přechod PN polarizovaný v přímém směru

Při této polarizaci je přechod PN pro majoritní nosiče otevřen, je polarizován v přímém směru. Obvodem prochází proud I_F, který při zvyšování vnějšího napětí rychlé narůstá (obr. 3), protože v krystalové mříži je velké množství majoritních nosičů připravených k vedení proudu.

Obr. 4: Proud v přímém směru

Z předcházejícího popisu je zřejmé, že přechod PN vykazuje tzv. usměrňovací účinek. V přímém směru je odpor přechodu velmi malý (řádově zlomky ohmu), v závěrném směru dosahuje odpor velkých hodnot (v křemíku několik megaohmů).

Zdroje

• KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009

Obrázky

• Obr. 1: KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Přechod PN polarizovaný ve zpětném směru, Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009
• Obr. 2: KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Proud v závěrném směru, Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009
• Obr. 3: KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Přechod PN polarizovaný v přímém směru, Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009
• Obr. 4: KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Proud v přímém směru, Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009