2/ Ghép hỗn hợp
3.2.2. Điôt tiếp tiếp mặt
1/ Cấu tạo
Người ta chế tạo điôt tiếp xúc mặt chủ yếu là điôt loại Silic. Vì Si có khả năng dẫn điện tốt hơn và dòng điện dò ít hơn Ge. Điôt tiếp xúc mặt được chế tạo bằng cách áp dụng các qui trình công nghệ khác nhau như kéo, hợp kim hoặc khuếch tán, ta có được diện tích tiếp xúc giữa 2 lớp bán dẫn P và N lớn. Gồm 2 chất bán dẫn loại P và N ghép công nghệ với nhau. Ở chất bán dẫn P lấy ra 1điện cực, gọi là cực Anốt (ký hiệu là A), ở chất bán dẫn loại N lấy ra 1điện cực, gọi là cực Katốt (ký hiệu là K).
Ký hiệu :
2/ Nguyên lý làm việc a. Phân cực thuận cho điôt
Hình 3.1. Phân cực thuận cho Đi-ốt.
Dùng một nguồn điện VDC (nguồn một chiều) nối cực dương của nguồn vào điện cực A (bán dẫn loại P), cực âm của nguồn vào điện cực K (bán dẫn loại N). Khi đó điện tích dương của nguồn sẽ đẩy lỗ trống trong bán dẫn loại P đến gần tiếp giáp P-N, điện tích âm của nguồn sẽ đẩy electron tự do trong bán dẫn loại N đến gần tiếp giáp P-N. Và khi lực đẩy tĩnh điện đủ lớn thì điện tử vùng N sẽ sang bên vùng P và tái hợp với lỗ trống bên vùng P. Khi đó, vùng N mất e sẽ trở thành các ion dương, sẽ kéo các
điện tích âm của nguồn lên thế chỗ. Khi đó, vùng P nhận điện tử sẽ trở thành các ion âm sẽ bị hút về cực dương của nguồn. Như vậy sẽ có một dòng electron chuyển động từ cực (-) của nguồn qua bán dẫn N sang chất bán dẫn P về cực (+) của nguồn, nói cách khác có dòng điện qua đi-ôt theo chiều từ A tới K.
b. Phân cực ngược cho đi-ôt
Hình 3.2. Phân cực ngược cho đi-ốt
Nối cực (-) của nguồn một chiều VDC vào bán dẫn loại P (chân Anôt), cực (+) vào bán dẫn loại N (chân katôt). Lúc đó cực (-) của nguồn sẽ hút lỗ trống của vùng bán dẫn loại P và cực (+) sẽ hút điện tử của bán dẫn loại N làm cho lỗ trống và điện tử hai bên tiếp giáp càng xa nhau nên hiện tượng tái hợp giữa lỗ trống và điện tử càng khó khăn, hàng rào điện thế tăng nên không có dòng electron qua đi-ôt. Tuy nhiên, ở chất bán dẫn loại P vẫn tồn tại các hạt dẫn tiểu số ( nồng độ rất thấp) là điện tử, ở bán dẫn loại N tồn tại các lỗ trống cũng là các hạt dẫn tiểu số. Khi đó có dòng chuyển động của các hạt thiểu số, ta nói đã có dòng điện qua đi-ôt, dòng này rất nhỏ gọi là dòng rò. Khi tính toán người ta có thể bỏ qua dòng rò và coi như trường hợp phân cực ngược không có dòng đi qua điôt. Nếu ta tăng nguồn VDC lên quá mức giới hạn, thì dòng điện qua điôt tăng lên rất lớn sẽ làm hỏng điôt, ta nói điôt bị đánh thủng tiếp giáp (bị đứt, hoặc chập tiếp giáp).
3/ Đặc tuyến Vôn – Ampe
Là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa dòng điện qua đi-ôt và điện áp đặt lên điôt. IF dòng điện thuận cực đại
IS dòng điện ngược
U AK = Ungmax điện áp ngược cực
đại đặt lên đi-ôt mà đi-ôt không bị hỏng. ID(mA) IF Ut max UAK Ung max Is ( V )
Hình 3.3. Đặc tuyến của đi-ốt.
Đặc tuyến chia làm hai phần:
+ Phần phân cực thuận: khi điện áp UAK < (0,6 V đối với Si) và (0,4V với Ge) thì đi-ôt chưa làm việc. Khi UAK đạt giá trị =0,6 V đối với Si (0,4V với Ge) thì đi-ôt làm việc, có dòng qua đi-ôt tăng nhanh, khi đặt đến giá trị Ut max thì dòng ID tăng theo quy luật của hàm số mũ.
+ Phần phân cực ngược: khi điện áp đặt lên đi-ôt nhỏ hơn Ungmax thì chỉ có dòng rò qua đi-ôt( Is ), đến giá trị Ungmax thì dòng qua đi-ôt tăng nhanh. Nếu lớn hơn Ungmax xảy ra hiện tượng đánh thủng.