Att förstå korsningsspänningen i PN-dioder är avgörande för att analysera deras beteende i elektroniska kretsar. Denna artikel förklarar de grundläggande begreppen och praktiska metoderna som används för att beräkna dessa spänningar.
Teoretisk bakgrund av Junction Voltage
Den korsningsspänning, även känd som den inbyggda potentialen, är spänningsskillnaden över utarmningsområdet i en PN-diod när den är i jämvikt. Det resulterar från diffusion av laddningsbärare över korsningen och det resulterande elektriska fältet.
Vanligtvis beror korsningen spänningen på dopningsnivåerna i P och N regioner och temperaturen. För kiseldioder, varierar denna spänning vanligtvis mellan 0,6V och 0,7V under framåt partiskhetsförhållanden.
Beräkning av Junction Voltage
Den vanligaste metoden för att uppskatta korsningsspänningen innebär att du använder diodekvationen:
]I = I s (eś(V/nV T)} - 1)
Där jag är strömmen genom dioden, är I s mättnadsströmmen, V är korsningen spänning, n är idealitetsfaktorn, och V T är termisk spänning (~ 25,85 mV vid rumstemperatur).
Omarrangemang ekvationen möjliggör beräkning av korsningsspänningen för en given ström:
]V = nV T ln((I/I s) + 1)[]
Praktiska överväganden
I praktiken mäts korsningsspänningen direkt med en voltmeter när dioden är framåt partisk. För designändamål används typiska värden baserat på diodtyp och driftsförhållanden.
Temperaturvariationer påverkar avsevärt korsningen, med högre temperaturer som minskar spänningen. Ingenjörer står för detta i kretsdesign för att säkerställa tillförlitlig drift.
- Använd diodekvationen för exakta beräkningar.
- Tänk på temperatureffekter på spänning.
- Se datablad för typiska spänningsvärden.
- Mät direkt för verkliga applikationer.