Esimerkkien ratkaisut
Esimerkin 1 ratkaisu
Alla on mittausten perusteella muodostettu erään diodin ominaiskäyrä.
Päättele ominaiskäyrän ja diodien yleisten ominaisuuksien avulla, mitä tapahtuu, kun diodi kytketään seuraaviin jännitteisiin.
- 2,0 V
- 2,3 V
- 5,0 V
- -1,0 V
- -101 V
Ratkaisu
a. Ominaiskäyrän mukaan jännite on alle kynnysjännitteen ja virta on nolla. Mitään ei tapahdu.
b. Ominaiskäyrän mukaan jännite on melko tarkkaan kynnysjännitteen suuruinen. Diodin läpi kulkee virta.
c. Ominaiskäyrän mukaan jännite on huomattavasti kynnysjännitettä suurempi. Virta kasvaa hyvin suureksi, joten diodi luultavasti hajoaa.
d. Diodi on kytketty estosuuntaan kynnysjännitettä pienemmällä jännitteellä. Ominaiskäyrän mukaan virta on nolla. Mitään ei tapahdu.
e. Diodi on kytketty estosuuntaan kynnysjännitettä huomattavasti suuremmalla jännitteellä. Ominaiskäyrän mukaan tällä jännitteellä ei ole tehty mittauksia. Jännite kuitenkin on niin suuri, että diodi luultavasti hajoaa.
Esimerkin 2 ratkaisu
Diodi rakennetaan seuraavasti:
- oikealle puolelle valmistetaan puolijohde seostamalla piihin hieman alumiinia
- vasemmalle puolelle valmistetaan puolijohde seostamalla piihin hieman antimonia.
- Kumman puolen puolijohde on n-tyyppiä?
- Kumpi puoli liitoksesta varautuu positiivisesti?
- Diodin vasen puoli kytketään jännitelähteen positiiviseen ja oikea puoli negatiiviseen napaan. Onko diodi kytketty päästö- vai estosuuntaan?
Ratkaisu
a. N-tyypin puolijohteessa on vapaasti liikkuvia elektroneja. Siinä on siis piihin seostettuna alkuainetta, jossa on viisi ulkoelektronia. Alumiinissa on kolme ja antimonissa viisi ulkoelektronia. Näin ollen vasen antimoni-puoli on n-tyypin puolijohde.
b. Liitoskohdassa n-tyypin puolijohteessa olevia vapaita elektroneja siirtyy p-tyypin puolijohteen aukkoihin. N-tyyppiin syntyy siten elektronien vajaus ja se varautuu positiivisesti. N-tyyppiä oli nyt vasen puoli, joten vasen puoli varautuu positiivisesti.
c. Vasemmalla puolella on lähtökohtaisesti elektronien vajaus ja kun se kytketään positiiviseen napaan, elektroneja poistuu entisestään, kohti positiivista napaa. Tyhjennysalue kasvaa. Diodi on kytketty estosuuntaan.