10.7 : انحياز تقاطع P-N

يتضمن تشغيل صمام ثنائي الوصلة p-n ظروف انحياز مختلفة، بما في ذلك الانحياز الأمامي والانحياز العكسي والتوازن.

في حالة التوازن، لا يتم تطبيق أي جهد خارجي عبر الوصلة p-n. يتم تشكيل منطقة الاستنفاد عند واجهة الوصلة بسبب انتشار الموجات الحاملة، مما يترك وراءه المنشطات المشحونة والمستقبلات على الجانب p والمانحين على الجانب n. تخلق هذه الشحنات غير المتحركة مجالًا كهربائيًا يمنع المزيد من انتشار الموجات الحاملة. يوضح مخطط نطاق الطاقة ذي الصلة أن مستويات فيرمي على كلا الجانبين متوازية، مما يشير إلى التوازن. تمنع الإمكانات المضمنة عبر الوصلة التدفق الصافي للحاملات عبر الوصلة.

عندما يكون الصمام الثنائي متحيزًا للأمام، فإن الجهد المطبق يقلل من إمكانات الحاجز ويضيق عرض منطقة النضوب. ونتيجة لذلك، يمكن للحاملات عبور الوصلة بسهولة، ويوضح مخطط النطاق المقابل انحناء نطاقات الطاقة للأعلى، مما يشير إلى انخفاض إمكانات الحاجز. يزداد التيار عبر الصمام الثنائي تحت الانحياز الأمامي بشكل كبير مع الجهد المطبق.

في الانحياز العكسي، يتم تطبيق الجهد الخارجي في الاتجاه المعاكس، مما يؤدي إلى توسيع منطقة النضوب، وزيادة إمكانات الحاجز، مما يجعل من الصعب على الناقلات عبور الوصلة، وتقليل تدفق التيار إلى تيار تشبع عكسي صغير جدًا. يُظهر مخطط نطاق الطاقة للانحياز العكسي النطاقات التي تنحني للأسفل، مما يشير إلى زيادة إمكانات الحاجز. التيار في الانحياز العكسي هو قيمة ثابتة صغيرة. وهو قريب من تيار التشبع ولكن بعلامة معاكسة مما يعكس تدفق بسيط للحوامل بسبب التولد الحراري داخل منطقة النضوب.