P-N சந்தி உருவாக்கம்

டையோடுகள்

P-N சந்தி உருவாக்கம்

1. இயக்கமில்லாப்பகுதி உருவாக்கம்

படம் 9.9 (அ) இல் காட்டியுள்ளவாறு n-வகை மற்றும் p-வகை குறைகடத்திகளைச் சேர்க்கும் போது p-n சந்தி உருவாகிறது. n- பகுதியில் அதிக எலக்ட்ரான் செறிவும், p-பகுதியில் அதிக துளைகளின் செறிவும் இருப்பதால், எலக்ட்ரான்கள் n- பகுதியிலிருந்து p-பகுதிக்கு விரவுகின்றன இந்த எலக்ட்ரான் செறிவு வேறுபாட்டின் காரணமாக, விரவல் மின்னோட்டம் ஏற்படுகிறது. p- பகுதியில் நுழையும் எலக்ட்ரான் அப்பகுதியிலுள்ள துளையை அடைவதால், அவை எதிர்மின் சுமையைப் பெறும். இந்த எலக்ட்ரான்களால் n- பகுதியில் ஏற்படும் துளைகள் p-பகுதியிருந்து n-பகுதிக்கு விரவும் துளைகளுக்கு சமமாக அமையும். எலக்ட்ரான்களும் துளைகளும் மின்னூட்டம் அற்றவையாக இருந்தால் இருபகுதிகளிலும் எலக்ட்ரான் மற்றும் துளைகளின் செறிவு சமமாகும்வரை விரவல் நடைபெறும். இது இரு வாயுக்கள் ஒன்றையொன்று தொடும்போது ஏற்படும் நிகழ்வினைப் போன்று அமையும்.

ஆனால் p-n சந்தியில், எலக்ட்ரான்களும் துளைகளும் சந்தியின் அடுத்த பகுதிக்குச்

படம் 9.9 (அ) P-N சந்தி (ஆ) சந்தியின் குறுக்கே எலக்ட்ரான்களின் விரவல் (இ) இயக்கமில்லாப் பகுதியில் உள்ள இயக்கமில்லா அயனிகள்

செல்லும் போது மாசு அணுவின் மீது மின்னூட்டத்தை ஏற்படுத்துவதால் அவை படிக தளத்தில் நிலையாகப் பொருத்தப்பட்டு நகர முடியாமல் இருக்கும். n-பகுதியில் நேர்மின் அயனிக்கூடும் p-பகுதியில் எதிர்மின் அயனிக்கூடும் அமையும். இதனைப் படம் 9.9 (இ) இல் காணலாம். n- வகை பகுதியின் நேர்மின் அயனிகளின் கூடு மற்றும் p-வகை பகுதியின் எதிர்மின் அயனிகளின் கூடுகளுக்கிடையே மின்புலம் (E) உருவாகும். இந்த மின்புலமானது, கட்டுறா மின்னூட்ட ஊர்திகளை அப்பகுதியிலிருந்து நீக்குவதால், அங்கு கட்டுறா மின்னூட்ட ஊர்திகளின் குறைவு ஏற்படும். இது இயக்கமில்லாப் பகுதி என அழைக்கப்படுகிறது. மின்புலம் E- இன் காரணமாகச் சந்தியில் V_b என்ற மின்னழுத்த அரண் உருவாகிறது

சந்திகளின் குறுக்கே மின்னூட்ட ஊர்திகளின் இந்த விரவல் தொடர்வதால், p-பகுதியில் எதிர்மின் அயனிகள் எதிர்மின்னூட்ட வெளியை உருவாக்கும். இதேபோல் n- பகுதியில் நேர்மின் அயனிகளால் நேர்மின்னூட்ட வெளி உருவாகும். நேர்மின்னூட்ட வெளி p-பகுதியிலுள்ள எலக்ட்ரான்களை n-பகுதிக்கும், எதிர்மின்னூட்ட வெளியானது துளைகளை n- பகுதியிலிருந்து p-பகுதிக்கும் ஈர்க்கும், சந்தியில் தோன்றிய மின்புலத்தினாலேயே இந்த இயக்கம் நடைபெற்று இழுப்பு மின்னோட்டத்தை உருவாக்கும். விரவல் மின்னோட்டமும், இழுப்பு மின்னோட்டமும் எதிரெதிர் திசையில் அமைந்து குறிப்பிட்ட ஒரு கணத்தில் இவை இரண்டும் சமமாகும். இவ்வாறு p-n சந்தி உருவாகிறது.

2. சந்தி மின்னழுத்தம் அல்லது மின்னழுத்த அரண்

இயக்கமில்லாத பகுதியில் குறிப்பிட்ட ஒரு நிலை வரை மின்னூட்ட ஊர்திகளின் மறு இணைப்பு நடைபெறும். அதன்பின்னர் இயக்கமில்லாத பகுதியானது மேற்கொண்டு கட்டுறா மின்னூட்டங்கள் சந்தியின் குறுக்கே விரவுவதை தடுக்கும். இதற்குக் காரணம், சந்தியின் குறுக்கே இருபுறங்களிலும் உள்ள நகர இயலாத அயனிகள் உருவாக்கும் மின்னழுத்தம் ஆகும். எனவே, இயக்கமில்லாப் பகுதியின் உட்புறத்திற்கு விரவ முயற்சிக்கும் எலக்ட்ரான்கள் எதிர்மின் அயனிகளின் அரணால் விரட்டப்படும். ஆனால், இந்த கட்டுறா எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் போதுமான அளவு இருந்தால் அவை அரணை முறித்து p-பகுதியில் நுழைந்து அங்கிருக்கும் துளையுடன் இணைந்து மற்றோர் எதிர்மின் அயனியை உருவாக்கும்.

படம் 9.10 சந்தியின் குறுக்கே உருவாகும் மின்னழுத்த அரண்

இயக்கமில்லாப் பகுதியின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாடானது எலக்ட்ரான்களின் இந்த விரவலினால் குறிப்பிட்ட ஒரு மதிப்பு அதாவது சமநிலையை எய்தும் வரை அதிகரித்துக் கொண்டே செல்லும். இந்நிலையில், இயக்கமில்லாப் பகுதியின் அகவிலக்கு விசையானது, மேலும் கட்டுறா எலக்ட்ரான்கள் சந்தியின் குறுக்கே விரவுவதைத் தடுக்கும். இந்த இயக்கமில்லாப் பகுதியின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்த வேறுபாடு மின்னழுத்த அரண் எனப்படும். இதனைப் படம் 9.10 இல் காணலாம். சிலிக்கான் மற்றும் ஜெர்மானியத்திற்கு 25°C வெப்பநிலையில் மின்னழுத்த அரணின் மதிப்பு முறையே 0.7V மற்றும் 0.3V ஆகும்.