डिस्कनेक्ट डायोड में संभावित अंतर क्यों नहीं है?


40

मुझे पता है कि यह सवाल मूर्खतापूर्ण लगता है, जैसे कि एक संभावित अंतर था जब टर्मिनलों को एक साथ जोड़ा जाता है और इसका मतलब होगा कि ऊर्जा कहीं से आई है।

हालांकि मैं यह पूछता हूं कि यह है कि कमी क्षेत्र की मेरी समझ से और एक डायोड की क्षमता में निर्मित यह ऐसा लगता है जैसे कि यदि आप पूरे डायोड में एक वाल्टमीटर कनेक्ट करते हैं तो यह संभावित रूप से निर्मित का मान दिखाएगा।

यह नीचे दी गई छवि में समझाया गया है:

संतुलन जंक्शन के तहत pn जंक्शन

सबसे पहले, इलेक्ट्रॉनों को एन प्रकार से पी प्रकार तक प्रवाहित किया जाता है क्योंकि एन प्रकार में एक उच्च सांद्रता होती है, और छेद वाइस वर्सा करते हैं। इसे डिफ्यूजन करंट कहा जाता है। पीएन सीमा को पार करने के लिए पहले इलेक्ट्रॉन और छेद वे हैं जो इसके सबसे करीब हैं; जब वे एक दूसरे से मिलते हैं तो ये वाहक फिर से मिल जाते हैं और फिर वाहक नहीं रह जाते हैं। इसका मतलब है कि पीएन सीमा के पास कोई वाहक नहीं है। क्योंकि इलेक्ट्रॉनों ने एन प्रकार की सामग्री को छोड़ दिया है, और छेदों ने पी प्रकार की सामग्री को छोड़ दिया है, इसलिए पीएन सीमा के एन और पी पक्ष पर सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज का अधिशेष है। यह एक विद्युत क्षेत्र का कारण बनता है जो प्रसार वर्तमान का विरोध करता है, और इसलिए कोई भी अधिक इलेक्ट्रॉनों या छेद सीमा को पार नहीं करते हैं और गठबंधन करते हैं। संक्षेप में, सीमा के समीप केवल इलेक्ट्रॉन और छिद्र, क्योंकि उन्होंने ऐसा करने के बाद एक ऐसा विद्युत क्षेत्र बनाया है जो किसी भी अधिक वाहक को पार करने से रोकता है। इस विद्युत क्षेत्र के कारण धारा को बहाव धारा कहा जाता है, और जब संतुलन में यह प्रसार प्रवाह के बराबर होगा। क्योंकि सीमा पर एक विद्युत क्षेत्र है (धनात्मक आवेश से ऋणात्मक आवेश की ओर इंगित करते हुए) एक संबद्ध वोल्टेज है। इसे बिल्ट इन पोटेंशियल कहा जाता है।

यदि आप बाईं ओर से डायोड के साथ प्रत्येक बिंदु पर विद्युत क्षेत्र का नमूना लेते हैं, तो आप पी क्षेत्र में 0 से शुरू करेंगे क्योंकि प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की समान संख्या है। जैसे ही आप घटते क्षेत्र में पहुंचते हैं, आपको एक छोटा सा विद्युत क्षेत्र दिखाई देगा, जो कि पी क्षेत्र की ओर इशारा करता है, जो कि अशुद्धताओं के कारण होता है, जिसमें अब एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन (पुनर्संयोजन के कारण) होता है और इसलिए अब इसका शुद्ध ऋणात्मक आवेश होता है। जैसे-जैसे आप बाउंड्री के करीब पहुंचते जाएंगे, यह विद्युत क्षेत्र बढ़ता जाता है, और फिर दूर जाने के बाद यह मर जाता है।

इस विद्युत क्षेत्र का मतलब है कि एक वोल्टेज है, जैसा कि ग्राफ (डी) में दिखाया गया है। पी पक्ष एक मनमानी क्षमता पर है, और एन पक्ष इस से अधिक संभावित है क्योंकि उनके बीच एक विद्युत क्षेत्र है। इसका मतलब है कि कमी क्षेत्र में एक संभावित अंतर है; इसे अंतर्निहित क्षमता के रूप में जाना जाता है।

लेकिन जब मैं पूरे डायोड में एक वोल्ट-मीटर को जोड़ता हूं तो क्या मैं इसे संभावित रूप से निर्मित नहीं देखूंगा?

यहाँ छवि विवरण दर्ज करें


2
मुझे विकिपीडिया पर एक उत्तर मिला है लेकिन मैं इसे बिल्कुल नहीं समझता। ईई का अध्ययन करने के 3 साल बाद और इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म और मैक्सवेल के समीकरणों का अध्ययन करने वाले वर्गों ने सोचा कि मुझे समझ में आया कि वोल्टेज क्या था। पता
चलता है

हेक, यह एक डराने वाला विकी पेज है। मैं इसे सुबह फिर से पढ़ने के लिए जा रहा हूँ :) अगर यह आपको बेहतर महसूस कराता है, तो मैं एक दशक के लिए ईई रहा हूं, और एक अच्छी भौतिकी पृष्ठभूमि है, लेकिन मुझे यह नहीं पता था ...
बिट्समैक

कानून के कारण "ऊर्जा का संरक्षण"। अन्यथा, हमारे पास एक सिलिकॉन चिप पर अरबों डायोड रखने से अनंत ऊर्जा स्रोत होता।
hkBattousai

3
विचार करें कि एक वाल्टमीटर खुद विद्युत क्षेत्र को मापता नहीं है। अपने आप से पूछें, "स्व, यदि यह विद्युत क्षेत्र को मापता नहीं है, तो एक वाल्टमीटर वास्तव में क्या मापता है, और हम इसका उपयोग वास्तविक विद्युत क्षेत्र मीटर के बजाय क्यों करते हैं?"
एडम डेविस

संभव है (वास्तव में एक आवश्यक) डायोड में आंतरिक अंतर
अल्फ्रेड सेंटॉरी

जवाबों:


14

मुझे लगता है, इसका उत्तर अपेक्षाकृत सरल है। क्या आप "स्कोटी डायोड" के कामकाजी सिद्धांत को जानते हैं, जो एक अर्धचालक-धातु जंक्शन पर आधारित है? अब - यदि आप डायोड में एक वाल्टमीटर (या किसी अन्य भार) को जोड़ते हैं तो क्या होता है? आप दो Schottky जंक्शन बनाते हैं जो वास्तव में pn डायोड के अंदर प्रसार वोल्टेज की भरपाई करते हैं। इस प्रकार, कोई भी वोल्टेज नहीं मापा जा सकता है। अन्य शब्दों के साथ: आप किसी भी करंट को ड्राइव करने के लिए बाहरी वोल्टेज का उपयोग नहीं कर सकते।


ऐसा लगता है कि इस प्रश्न के विभिन्न संस्करणों पर उत्तर अलग-अलग हैं, लेकिन मुझे यह उत्तर सबसे अच्छा लगता है। और मुझे एक स्कूटी डायोड के काम करने के सिद्धांत का पता नहीं है, क्या आप कृपया सरल विवरण समझा सकते हैं या लिंक कर सकते हैं? जब आप एपी या एन प्रकार की सामग्री को एक सामान्य कंडक्टर से जोड़ते हैं तो क्या होता है? एक और सवाल, क्या विकिपीडिया लिंक है जिसका मैंने टिप्पणियों में उल्लेख किया है कि इसका उत्तर से कोई लेना देना नहीं है?
177 बजे ब्लू 7

जैसा कि मैंने उल्लेख किया है, यह एक धातु-अर्धचालक जंक्शन है। "स्कूटी डायोड" के तहत विकिपीडिया देखें।
लविवि

मैं धातु-अर्धचालक जंक्शनों के बारे में पढ़ रहा हूं, और मैं अब बेहतर समझ प्राप्त कर रहा हूं कि आप संभावित रूप से निर्मित को क्यों नहीं माप सकते हैं। हालांकि स्पष्ट करने के लिए: क्या धातु-अर्धचालक जंक्शन के पार एक विद्युत क्षेत्र है?
227 पर ब्लू 7

Schottky डायोड के अलावा, यह एक तांबा-लोहे के जंक्शन, या जस्ता-एसिड जंक्शनों आदि के बारे में सच है। जंक्शन पर एक वास्तविक वोल्टेज मौजूद हो सकता है, लेकिन एक वास्तविक दुनिया के वोल्टमीटर में धातु से बने जांच होते हैं, और हमेशा कम से कम बनते हैं। विपरीत वोल्टेज वाले एक अवांछित जंक्शन! धातु और अर्धचालक सभी के लिए एक ही अस्थायी पर, अवांछित जंक्शन वोल्टेज डायोड वोल्टेज को बिल्कुल रद्द कर देगा, जिससे शून्य का एक गलत वाल्टमीटर रीडिंग का उत्पादन होगा। (हेह, जिंक और पानी के लिए आप एक वोल्टेज का पता लगाएंगे, लेकिन यह चार वोल्ट से अधिक गलत होगा, इस पर निर्भर करता है कि किस प्रकार की धातु की जांच पानी को छूती है।)
जुआन

14

इर, बाकी जवाब थोड़े डोडे लग रहे हैं और मैं इस सवाल पर अड़ गया हूं इसलिए मैं इस पर एक शॉट लूंगा।

मुझे लगता है कि यह इस तथ्य के कारण है कि पूर्वाग्रह के तहत फर्मी स्तर बंद हो जाता है। मुझे यकीन है कि आप कल्पना कर सकते हैं कि वाल्टमीटर वास्तव में क्या माप रहा है कि कैसे इलेक्ट्रॉन और छेद जंक्शन को पार करना चाहते हैं। थर्मल संतुलन में, इलेक्ट्रॉनों और छेदों का जंक्शन के पार जाने का कोई इरादा नहीं है, इसलिए वोल्टेज 0V है। दूसरे शब्दों में, वाल्टमीटर वास्तव में केवल 2 पक्षों के बीच फर्मी के स्तर में अंतर को मापता है।

यह समझने के लिए कि यह ऐसा क्यों करता है, आपको यह जानना होगा कि एक वाल्टमीटर कैसे काम करता है। डायोड के दोनों सिरों पर एक इलेक्ट्रॉन के ऊर्जा स्तर में अंतर को मापने के बजाय (जो कि भयानक होगा), यह सिर्फ अपने उच्च प्रतिरोध के माध्यम से बहने वाले वर्तमान को मापता है। थर्मल संतुलन में एक डायोड में, किसी भी चार्ज वाहक का कोई शुद्ध आंदोलन नहीं है और इसलिए कोई वर्तमान नहीं है। कोई करंट का मतलब कोई वोल्टमीटर पढ़ना नहीं है।


यहाँ झंकार करने के लिए क्षमा करें, लेकिन आपका उत्तर यह होगा कि अगर मेरे पास कोई उपकरण है जो बिना किसी विद्युत प्रवाह के वोल्टेज को मापने के लिए है, तो मैं वास्तव में एक वोल्टेज मापूंगा। मैं यहाँ काल्पनिक हूँ, लेकिन आप कह रहे हैं कि यह तथ्य कि आपने धातु को सिलिकॉन से जोड़ा है, जो वोल्टेज को गायब कर देता है; सही बात?
user2662833

वह सही है। मैंने अपना जवाब इस बात पर केंद्रित करने की कोशिश की कि धातु-अर्धचालक संपर्कों के व्यवहार में जाने के बिना विशेष रूप से एक वाल्टमीटर एक रीडिंग क्यों दर्ज नहीं करेगा। निश्चित रूप से तर्क की एक पंक्ति यह होगी कि डायोड के एनोड और कैथोड के बीच कोई संभावित अंतर नहीं होता है क्योंकि धातु के संपर्क स्थापित होने के बाद से संपर्क में वोल्टेज होगा कि जब अभिव्यक्त होते हैं तो विखंडन क्षेत्र में वोल्टेज के बराबर और विपरीत होते हैं। ।
डॉ। नारियल

बहुत बढ़िया :) मैं वास्तव में आपकी सराहना करता हूं कि आपने मुझे जवाब देने के लिए समय दिया। कमाल का है!
user2662833

"डॉगी" इसे हल्के से डाल रहा है। आपने इसे ठीक कर लिया है। हे, बस अपने वाल्टमीटर को पी- और एन-टाइप सेमीकंडक्टर के लंबे किस्में से बाहर निकलते हैं, इसलिए जांच के सुझावों पर कोई जंक्शन नहीं बनता है! ओह, वाल्टमीटर में अभी भी अपने लीड के बीच एक आंतरिक पीएन जंक्शन होना चाहिए, और यह जंक्शन मापा जा रहा डायोड के विपरीत उन्मुख है। इसलिए, वोल्टमीटर शून्य पढ़ता है, भले ही सैकड़ों एमवी वास्तव में इसके लीड के बीच मौजूद हो सकते हैं! तो, एक विद्युतमापी प्रकार वाल्टमीटर, एक fieldmill वाल्टमीटर (या, उच्च आरपीएम पर डायोड घुमाने के लिए, दूर से capacitively अपने ई-क्षेत्र को मापने के लिए।) का उपयोग करना चाहिए
wbeaty

4

यदि आपके पास DUT सीरीज़ प्रतिरोध की तुलना में बहुत अधिक प्रतिरोध वाला इलेक्ट्रोस्टैटिक वाल्टमीटर था, जो संभव है, लेकिन स्टैटिक पोटेंशियल के निर्वहन को रोकने के लिए डायोड लीकेज भी उतना ही अधिक होगा।


4

यह एक बहुत अच्छा सवाल है! जब मैं अपने दूसरे वर्ष में था, तब भी मेरे लिए एक ही प्रश्न आया था। लेकिन जब तक मैं ट्रांजिस्टर और पीएन जंक्शन वोल्टेज ड्रॉप में थ्रेसहोल्ड वोल्टेज में नहीं आया, तब तक तस्वीर थोड़ी स्पष्ट हो गई।

आप बिल्कुल सही हैं (अंतिम पैराग्राफ), क्योंकि कमी क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र के कारण क्षमता में बदलाव होता है, एन-टाइप साइड से उच्च क्षमता और पी-टाइप साइड से नकारात्मक क्षमता होती है, जिससे आंतरिक संभावित अंतर का निर्माण होता है । इसीलिए, करंट को डायोड (पी.एन. जंक्शन) से प्रवाहित करने की अनुमति देने के लिए आपको पी-टाइप और एन-टाइप से उच्च क्षमता की आवश्यकता होगी, जैसे कि उनका अंतर आंतरिक संभावित अंतर से बड़ा होता है जो डायोड में लागू वोल्टेज के विपरीत दिशा में होता है। । इसे हम फॉरवर्ड बायस्ड डायोड कहते हैं! मुझे यकीन है कि आप इस मूल बातें जानते हैं। अब असली सवाल पर चलते हैं ->

यदि आप अपने आभासी डिजिटल वाल्टमीटर को दो घटने वाली सीमाओं पर वास्तव में जांचना चाहते थे, तो मुझे यकीन है कि आप वहां वोल्टेज अंतर देखेंगे, लेकिन नियमित मल्टीमीटर के साथ ऐसा करना असंभव है। मुझे यकीन है कि इन वोल्टेज अंतरों को समझने के लिए अर्धचालक कंपनियों के पास विशेष जांच के तरीके हैं। लेकिन अगर आप अपने नियमित मल्टीमीटर से डिस्कनेक्ट किए गए डायोड को मापना चाहते थे (तो यह ध्यान में रखा जाता है जब आप इसे LTSPICE में अनुकरण करते हैं कि डायोड आंतरिक रूप से नहीं डायोड के सिरों पर किया जाता है)। असल में, आपके ग्राफ (D) का यह उत्तर है कि यह स्व। ग्राफ दिखाता है कि डायोड के दोनों सिरों में कोई विद्युत क्षेत्र नहीं है। चूंकि विद्युत क्षेत्र रूढ़िवादी है, और दो डायोड सिरों (P और N प्रकार की सामग्री के छोर) का कोई शुल्क नहीं है और सिरों पर विद्युत क्षेत्र विसरण के कारण रद्द हो जाते हैं, एक परिणाम के रूप में प्रसार क्षेत्र समाप्त होने के बाद कोई विद्युत क्षेत्र मौजूद नहीं है, इसका मतलब है कि उनका अंतर भी 0 है और मापा वोल्टेज का अंतर 0 वी भी है। उम्मीद है की यह मदद करेगा!


2

इस सवाल को एक शॉट देते हुए। पीएन जंक्शन पर दो तरह की धाराएं होती हैं। डिफ्यूजन धाराएं वाहक घनत्व वाहक ढाल के नीचे जाने के कारण होती हैं। बहाव धाराएँ किसी विद्युत क्षेत्र के नीचे जाने वाले वाहकों के कारण होती हैं। जब कोई पूर्वाग्रह एक पृथक पीएन जंक्शन पर लागू नहीं किया जाता है, तो प्रसार वर्तमान घट क्षेत्र में वाहकों को स्थानांतरित करता है, घटते क्षेत्र के प्रत्येक पक्ष पर प्रभार बनाता है। संचित शुल्क घट क्षेत्र में एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं, और यह विद्युत क्षेत्र विपरीत दिशा में एक धारा उत्पन्न करता है। यह प्रक्रिया स्वाभाविक रूप से एक संतुलन की ओर झुकती है जिसमें प्रसार धारा बहाव प्रवाह द्वारा बिल्कुल रद्द कर दी जाती है। एक विरोधी समानांतर फैशन में जुड़े दो समान मूल्यवान मौजूदा स्रोतों के रूप में यह मॉडल कर सकता है।


1

इसका उत्तर काफी सरल है। अवरोधक क्षमता डायोडेशन क्षेत्र में मौजूद है, डायोड के पार नहीं है, इसलिए विद्युत क्षेत्र लाइनों के अस्तित्व का क्षेत्र केवल रिक्तीकरण क्षेत्र तक सीमित है।

बहु-मीटर का उपयोग डायोड के टर्मिनलों से जुड़ा हुआ है। और बहु-मीटर जांच और रिक्तीकरण क्षेत्र के बीच n और p क्षेत्र मौजूद हैं। निष्पक्ष n और p क्षेत्र एक विसंवाहक के रूप में कार्य करता है, इसलिए परिणाम के रूप में कोई क्षेत्र रेखाएं जांच में प्राप्त नहीं होती हैं, इसलिए बहु-मीटर में कोई वोल्टेज नहीं दिखाया गया है।


1

जवाब शांत सरल है: आप विद्युत क्षमता के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता को भ्रमित करते हैं। आप एक वाल्टमीटर के साथ जो मापते हैं, वह विद्युत क्षमता में अंतर है।

हालांकि विद्युत क्षमता में आवेश वाहकों की रासायनिक क्षमता शामिल है। नोट: रासायनिक क्षमता grad, या अधिक सटीक रूप से रासायनिक क्षमता का ग्रेडिएंट -ग्रेड (of), प्रसार के पीछे "ड्राइविंग बल" है।

पीएन जंक्शन के मामले में, वाहक का शुद्ध प्रसार तब तक होता है जब तक दो कंडक्टरों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता का अंतर परिमाण में दो कंडक्टरों के बीच रासायनिक क्षमता के अंतर के बराबर होता है। चूंकि दोनों संभावित अंतरों में विपरीत संकेत होते हैं, इसलिए उनकी राशि शून्य है -> इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता में गैर-लुप्त अंतर के बावजूद, मापने के लिए कोई विद्युत संभावित अंतर नहीं है!


-1

हालांकि पीएन जंक्शन बिंदु पर एक संभावित बाधा है, यह आउटपुट सर्किट में किसी भी वर्तमान को भेजने में असमर्थ है। कोई अन्य स्रोत मौजूद नहीं हैं, तार को गर्म किया जाना चाहिए। एक्सपरिमेट्स बताते हैं कि यह कभी भी नहीं होता है। सही, जंक्शन होना चाहिए शांत रहें क्योंकि कोई बाहरी स्रोत नहीं है। इसलिए एक थर्मल अस्थिरता पैदा हो जाएगी। इसके अलावा वर्तमान में शून्य होना चाहिए। धातु से संपर्क क्षमता और अर्धचालक संभावित अवरोध को बेअसर कर देता है। उपरोक्त प्रकार का मामला होता है।

हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.