اقرأ في هذا المقال
ما المقصود بحاجز الجهد في الصمام الثنائي؟
حاجز الجهد في الصمام الثنائي للوصلة (PN) هو الحاجز الذي تتطلب فيه الشحنة قوة إضافية لعبور المنطقة، بمعنى آخر، يُعرف الحاجز الذي تتوقف فيه حاملات الشحنة بسبب القوة المعوقة باسم “حاجز الجهد” (potential barrier)، الحاجز المحتمل في تقاطع (PN) هو الحاجز الذي لا يسمح بتدفق الشحنات عبر التقاطع بشكل طبيعي.
يتم إنشاء هذا الحاجز بواسطة الشحنة الموجودة في منطقة شحنة الفضاء (space charge region)، عندما يتم إحضار مادة من النوع (p) إلى مادة من النوع (n)، يحدث تتدفق شحنة عبر التقاطع بسبب تدرج التركيز بين الجانبين “النوع (n) و (p) بعد مرور بعض الوقت، يتم إنشاء الأيونات غير المتحركة بالقرب من جهة التلامس مما يخلق مجالًا كهربائيًا يعارض تدفق التيار الكهربائي، تُعرف هذه المقاومة لتدفق الشحنة “بحاجز الجهد”.
كيف يتم إنشاء حاجز الجهد في الصمام الثنائي؟
عندما يتم وضع مادة أشباه الموصلات من النوع (P) و (N) معًا، يتم إنشاء تدرج حاملات الشحنة ذات الكثافة الكبيرة جدًا في كل من المنطقة الجانبية (P) و (N)، تعبر الإلكترونات الحرة من الجانب (N) المنطقة وتبدأ في الاندماج مع الثقوب “الشحنات الموجبة”، تاركة وراءها أيونات مانحة موجبة ثابتة، وبالمثل، تتحد ثقوب المنطقة (P) مع إلكترونات المنطقة (N) وتترك وراءها الأيونات السالبة المستقبلة.
تستمر العملية حتى يكون للمنطقة (P) و (N) حاملة شحنة كافية لمقاومة الإلكترونات والثقوب على التوالي، تتركز الأيونات غير المتحركة “أيونات مستقبلة سالبة وأيونات مانحة موجبة” بين المنطقة (N) و (P) وتخلق المجال الكهربائي الذي يعمل كحاجز بين تدفقات الشحنات، ويتم إنشاء المنطقة بسبب الأيونات المستنفدة، ومن ثمّ تسمّى “منطقة النضوب” (depletion region)، تعمل منطقة النضوب كحاجز وتعارض تدفق حامل الشحنة، تتراوح قيمة جهد الحاجز بين (0.3 – 0.7) فولت وتعتمد على نوع المادة المستخدمة.
معظم ناقلات الشحنة غير موجودة في هذه المنطقة، تصبح هذه المنطقة تقريبًا مثل العازل، وبالتالي لا يوجد توصيل بعد تكوين “طبقة النضوب”، ولكي يتدفق التيار عبر هذه الطبقة يجب تجاوز جهد معين، هذا هو المعروف باسم “حاجز الجهد”، عندما يتم تطبيق جهد خارجي أكبر من جهد الحاجز، يتم توصيل تقاطع (PN).
