Dasar-dasar elektronik: PN Junctions - dummies

Dengan sendirinya, semikonduktor tipe-P (bermuatan positif) dan tipe N (negatif) hanya konduktor. Tetapi jika Anda menggabungkannya di sirkuit elektronik, Anda membuat persimpangan

pn dan hal yang menarik dan sangat berguna terjadi: Saat ini dapat mengalir melalui persimpangan pn , namun hanya dalam satu arah. Jika Anda meletakkan voltase positif pada sisi p dari persimpangan dan tegangan negatif pada sisi n, arus mengalir melalui persimpangan. Tetapi jika Anda membalikkan tegangan, meletakkan tegangan negatif pada sisi p dan tegangan positif pada sisi n, arus tidak mengalir.

Gambar pintu gerbang pintu gerbang seperti gerbang yang harus Anda lalui untuk masuk ke stadion bisbol atau stasiun kereta bawah tanah: Anda bisa berjalan melewati gerbang dalam satu arah tapi tidak ke arah yang lain. Itulah dasarnya persimpangan p-n tidak. Hal ini memungkinkan arus mengalir satu arah tapi tidak yang lain.

Untuk memahami mengapa sambungan p-n memungkinkan arus mengalir hanya dalam satu arah, Anda harus terlebih dahulu memahami apa yang terjadi tepat di batas antara bahan tipe-p dan bahan tipe-n. Karena muatan berlawanan menarik, elektron ekstra pada sisi n-tipe persimpangan tertarik pada lubang pada sisi tipe-p. Jadi mereka mulai melayang ke seberang.

Ketika sebuah elektron meninggalkan sisi tipe n untuk mengisi lubang di sisi tipe-p, sebuah lubang tertinggal di sisi tipe n dimana elektron berada. Jadi, seolah-olah tempat perdagangan elektron dan lubang. Batas persimpangan p-n akhirnya dihuni oleh pembelot: Elektron dan lubang telah melintasi batas dan sekarang berada di sisi yang salah dari persimpangan.

Wilayah ini yang ditempati oleh elektron dan lubang yang telah dilewati disebut zona penipisan

. Karena salah satu sisi zona penipisan memiliki elektron (muatan negatif) dan sisi lainnya memiliki lubang (muatan positif), ada tegangan di antara dua tepi zona penipisan.

Tegangan ini memiliki efek menarik pada pembelot: Ini mengundang mereka untuk berbalik dan pulang ke rumah. Dengan kata lain, lubang yang telah melonjak ke sisi negatif persimpangan menarik elektron yang telah melonjak ke sisi positif.

Bayangkan bagaimana rasanya menjadi elektron yang melompati batas dan masuk ke sisi tipe-p dari persimpangan. Dengan bermuatan negatif, Anda tertarik untuk bergerak lebih jauh ke sisi p dengan lubang bermuatan positif yang Anda lihat di depan Anda.

Tapi Anda juga tertarik dengan lubang bermuatan positif yang sekarang berada di belakang Anda - lubang yang sama dengan tempat Anda bertukar tempat dengan sekarang memberikan daya tarik pada Anda yang membuat Anda enggan melangkah lebih jauh.

Karena tidak dapat mengambil keputusan, Anda memutuskan untuk tetap bertahan. Itulah yang terjadi pada elektron dan lubang yang telah menyeberang ke sisi lain. Zona penipisan menjadi stabil - keadaan yang disebut

ekuilibrium . Sekarang perhatikan apa yang terjadi bila keseimbangan terganggu oleh voltase yang ditempatkan di persimpangan p-n. Efeknya tergantung pada arah mana tegangan diterapkan, sebagai berikut:

Jika Anda menerapkan voltase positif ke sisi tipe-p dan tegangan negatif ke sisi tipe-n, zona penipisan didorong dari kedua sisi ke arah tengah, membuatnya lebih kecil. Elektron ke sisi n-tipe persimpangan didorong oleh tegangan ke zona penipisan dan akhirnya runtuh seluruhnya. Bila itu terjadi, persimpangan p-n menjadi konduktor, dan arus mengalir.

• Bila voltase diterapkan pada arah sebaliknya, zona penipisan ditarik dari kedua sisi persimpangan, dan karenanya meluas. Semakin besar, semakin banyak isolator yang berada pada sambungan p-n. Jadi, bila voltase diaplikasikan pada arah sebaliknya, arus tidak mengalir melalui persimpangan.