연결이 끊어진 다이오드에 전위차가없는 이유는 무엇입니까?

터미널이 서로 연결되어있을 때 전류가 생성 될 수 있고 이는 에너지가 어딘가에서 온다는 것을 의미하는 것처럼이 질문이 어리석게 들린다는 것을 알고 있습니다.

내가 묻는 이유는 공핍 영역에 대한 나의 이해와 다이오드의 내장 잠재력으로 인해 전체 다이오드에 전압계를 연결하면 내장 전위의 값을 표시하는 것처럼 보입니다.

이것은 아래 이미지에서 설명됩니다 :

처음에는 전자가 n 형에서 p 형으로 흐르기 때문에 n 형에는 더 높은 농도가 존재하고 정공은 그 반대이다. 이것을 확산 전류라고합니다. pn 경계를 가로 지르는 첫 번째 전자와 정공은 가장 가까운 전자와 정공입니다. 이 캐리어는 서로 만나면 다시 결합하여 더 이상 캐리어가 아닙니다. 이는 pn 경계 근처에 반송파가없는 공핍 영역이 있음을 의미합니다. 전자가 n 형 재료를 떠났고, 정공이 p 형 재료를 떠났기 때문에, pn 경계의 n 및 p 측에 각각 양전하 및 음전하가 잉여되어있다. 이로 인해 확산 전류에 대향하는 전기장이 발생하므로 더 이상 전자 나 정공이 경계를 넘어 결합하지 않습니다. 요컨대 경계 근처의 전자와 정공 만 결합하여 그 후에는 더 이상 캐리어가 교차하는 것을 방지하는 전기장이 형성되기 때문입니다. 이 전기장으로 인한 전류를 드리프트 전류라고하며, 평형 상태에서는 확산 전류와 같습니다. (양전하에서 음전하를 가리키는) 경계에 전기장이 있기 때문에 관련 전압이 있습니다. 이를 내장 잠재력이라고합니다.

다이오드를 따라 각 지점에서 왼쪽에서 오른쪽으로 전기장을 샘플링하면 같은 수의 양성자와 전자가 있기 때문에 p 영역에서 0으로 시작합니다. 공핍 영역에 접근함에 따라 이제는 전자가 추가되어 (재조합으로 인해) 수용자 불순물로 인해 p 영역을 향하는 작은 전계를 볼 수 있습니다. 이 전기장은 경계에 가까워 질수록 강도가 높아지고 멀어지면 멀어집니다.

이 전기장은 그래프 (d)와 같이 전압이 있음을 의미합니다. p 측은 임의의 전위에 있고, n 측은 그들 사이에 전기장이 있기 때문에 이보다 높은 전위에 있습니다. 이것은 고갈 영역에 잠재적 인 차이가 있음을 의미합니다. 이것은 내장 잠재력으로 알려져 있습니다.

그러나 왜 다이오드 전체에 전압계를 연결할 때이 전위가 내장되어 있지 않습니까?

나는 대답이 비교적 간단하다고 생각합니다. 반도체-금속 접합을 기반으로하는 "쇼트 키 다이오드"의 작동 원리를 알고 있습니까? 이제 다이오드 전체에 전압계 (또는 다른 부하)를 연결하면 어떻게됩니까? pn 다이오드 내부의 확산 전압을 정확하게 보상하는 두 개의 쇼트 키 접합을 만듭니다. 따라서 전압을 측정 할 수 없습니다. 다시 말해 : 외부 전압을 통해 전류를 구동하기 위해 확산 전압을 사용할 수 없습니다.

Err, 나머지 답변은 약간 어리석은 것처럼 보였고 나는이 질문에 우연히 넘어서서 그것을 쏠 것입니다.

페르미 수준이 편견에 따라 불 연속적으로 변하기 때문이라고 생각합니다. 전압계가 실제로 측정하는 것은 전자와 정공이 교차점을 얼마나 가로막고 싶어하는지 시각화 할 수 있습니다. 열 평형에서 전자와 정공은 접합을 가로 질러 이동할 의도가 없으므로 전압은 0V입니다. 즉, 전압계는 실제로 양측의 페르미 레벨 차이를 측정합니다.

왜 이것이 작동하는지 이해하려면 전압계가 어떻게 작동하는지 알아야합니다. 말 그대로 다이오드의 양쪽 끝에서 전자의 에너지 수준의 차이를 측정하는 대신 (높은 수준) 높은 저항을 통해 흐르는 전류를 측정합니다. 열 평형 상태의 다이오드에서는 전하 캐리어의 순 움직임이 없으므로 전류가 없습니다. 전류가 없음은 전압계 판독 값이 없음을 의미합니다.

DUT 직렬 저항보다 훨씬 높은 저항을 갖는 정전기 전압계가있을 수 있지만 정적 전위 방전을 방지하려면 다이오드 누출이 동일하게 높아야합니다.

매우 호기심이 많은 질문입니다! 2 년째에 같은 질문이 나에게 일어났습니다. 그러나 트랜지스터의 임계 전압을 발견하고 PN 접합 전압이 떨어지기 전에는 그림이 거의 선명하지 않았습니다.

공핍 영역의 전계로 인한 전위 변화가 있기 때문에 절대적으로 맞습니다 (마지막 단락). n 형 측에서 전위가 높고 p 형 측에서 음전위가 높아 고유 전위차가 커집니다. . 그렇기 때문에, 전류가 다이오드 (PN 접합)를 통해 흐르도록하려면 P- 타입과 n- 타입에서 더 높은 전위가 필요하므로 그 차이가 다이오드 전체에인가 된 전압과 반대 방향 인 고유 전위차보다 커야합니다. . 이것이 바로 순방향 바이어스 다이오드입니다! 나는 당신 이이 기본을 알고 확신합니다. 이제 실제 질문으로 이동하십시오->

두 개의 공핍 경계에서 가상 디지털 전압계를 정확히 조사해야한다면 전압 차이가있을 것입니다. 그러나 일반 멀티 미터에서는 불가능합니다. 반도체 회사가 이러한 전압 차이를 감지하기 위해 특별한 프로브를 가질 수있는 방법이 있다고 확신합니다. 그러나 일반 멀티 미터에서 연결이 끊어진 다이오드를 측정하려는 경우 LTSPICE에서 다이오드를 시뮬레이션 할 때 내부적으로가 아니라 다이오드의 끝에서 프로빙이 수행되는 것을 고려할 때도 마찬가지입니다. 기본적으로 그래프 (D)는이 답변을 자체적으로 가지고 있습니다. 그래프는 다이오드의 양쪽 끝에 전계가 없음을 보여줍니다. 전기장은 보수적이며 두 개의 다이오드 끝 (P 및 N 유형 재료의 끝)에는 전하가없고 확산으로 인해 끝의 전기장은 취소되므로, 결과적으로 확산 영역이 종료 된 후 전계가 존재하지 않으므로, 그 차이도 0이고 측정 된 전압 차이도 0V입니다. 도움이 되었기를 바랍니다!

이 질문에 대한 답변을 제공합니다. PN 접합에는 두 가지 유형의 전류가 있습니다. 확산 전류는 반송파 밀도 구배 아래로 이동하는 반송파로 인해 발생합니다. 드리프트 전류는 캐리어가 전기장을 아래로 이동하여 발생합니다. 절연 된 pn 접합에 바이어스가인가되지 않으면, 확산 전류는 공핍 영역을 가로 질러 캐리어를 이동시켜 공핍 영역의 각면에 전하를 형성한다. 축적 된 전하는 공핍 영역에 전계를 생성하고,이 전계는 반대 방향으로 전류를 유도한다. 이 과정은 당연히 확산 전류가 드리프트 전류에 의해 정확하게 상쇄되는 평형을 향한 경향이있다. 하나는 이것을 평행하지 않은 방식으로 연결된 두 개의 동등한 가치의 전류원으로 모델링 할 수 있습니다.

답은 매우 간단합니다. 배리어 전위는 다이오드가 아닌 공핍 영역에 존재하므로 전기장 라인의 존재 영역은 공핍 영역으로 만 제한됩니다.

사용 된 멀티 미터는 다이오드 단자에 연결됩니다. 그리고 멀티 미터 프로브와 공핍 영역 사이에는 n 및 p 영역이 있으며, 바이어스되지 않은 n 및 p 영역은 절연체 역할을하여 결과적으로 프로브에 필드 라인이 수신되지 않으므로 멀티 미터에 전압이 표시되지 않습니다.

정답은 간단합니다. 정전기 전위와 전위를 혼동합니다. 전압계로 측정하는 것은 전위차입니다.

그러나, 전위는 전하 캐리어의 화학적 전위를 포함한다. 참고 : 화학적 전위 µ 또는보다 정확하게는 화학적 전위의 구배 -grad (µ)는 확산 뒤의 "구동력"입니다.

PN 접합의 경우, 두 도체 사이의 정전기 전위 차이가 두 도체 사이의 화학적 전위 차이와 같아 질 때까지 캐리어의 순 확산이 발생합니다. 두 전위차가 반대 부호를 갖기 때문에, 그 합은 0이며, 정전기 전위의 비-소실점 차이에도 불구하고 측정 할 전위차는 없다!

pn 접합 지점에 전위 장벽이 있지만 출력 회로에 전류를 보낼 수 없습니다. 다른 소스가 없으므로 와이어를 가열해야합니다. 실험자는 발생하지 않는 것으로 나타났습니다. 외부 소스가 없기 때문에 시원하십시오. 따라서 열 불안정성이 발생하므로 전류는 0이어야합니다. 금속과 반도체의 접촉 전위는 전위 장벽을 중화하므로 위와 같은 유형의 경우가 발생합니다.