Forståelse av tverrspenningen i PN-dioder er avgjørende for å analysere deres oppførsel i elektroniske kretser. Denne artikkelen forklarer de grunnleggende begrepene og praktiske metodene som brukes til å beregne disse spenningene.

Teoretisk bakgrunn av Junction Spenning

Koblingsspenningen, også kjent som det innebygde potensial, er spenningsforskjellen over uttømmingsområdet i en PN-diod når den er i likevekt. Det resulterer fra diffusjonen av ladebærere over tverrsnittet og det resulterende elektriske feltet.

Vanligvis avhenger samløpsspenningen av dopingnivåene i P- og N-regionene og temperaturen. For silikondioder varierer denne spenningen vanligvis mellom 0,6V og 0,7V under forveis biasbetingelser.

Beregner Junction Spenning

Den vanligste metoden for å estimere samløpsspenningen innebærer å bruke diodelikningen:

I = I s (e^{(V / nV T)} - 1)

Hvor jeg er strømmen gjennom dioden, er I s metningsstrømmen, V er samløpsspenningen, n er idealitetsfaktoren, og V T er termisk spenning (~25,85 mV ved romtemperatur).

Omorganisering av ligningen tillater beregning av samløpsspenningen for en gitt strøm:

V = nV T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T

Praktiske hensyn

I praksis måles samløpsspenningen direkte ved hjelp av et voltmeter når dioden er forskjøvet. For designformål brukes typiske verdier basert på diod-typen og driftsforholdene.

Temperaturvariasjoner påvirker kryssspenningen betydelig, med høyere temperaturer som reduserer spenningen. Ingeniører står for dette i kretsdesign for å sikre pålitelig drift.

  • Bruk diodelikningen til nøyaktige beregninger.
  • Tenk på temperatureffekter på spenning.
  • Se datablader for typiske spenningsverdier.
  • Mål direkte for virkelige applikasjoner.