PN-junctie

Question 1

Wat zijn de belangrijkste bouwstenen van de elektronica?

Hoe noemen we deze materialen?

Answer 1

• Silicum en germanium
• Halfgeleiders

Question 2

We weten dat het atoom van een halfgeleider slechts 4 elektronen heeft op de buitenste schil.

Hoe gedragen deze atomen zich?

Answer 2

Deze atomen zullen zich trachten te binden zodat er 8 elektronen op de buitenste schil komen te zitten.

Question 3

Wat is een kristalstructuur?

Answer 3

Een kristalstructuur is een driedimensionele structuur waarbij de kernen op de hoeken van denkbeeldige kubussen gepositioneerd worden.

Question 4

Wat is een covalente binding?

Answer 4

Een elektronenbinding waarbij er telkens 8 elektronen op de buitenschil zitten.

Question 5

Is een covalente binding (8 elektronen op de buitenschil) een geleider of isolator?

Waarom?

Answer 5

Een covalente binding is een isolator omdat er geen vrije elektronen zijn.

Question 6

Wat doet men om van een isolator toch een geleider te maken?

Answer 6

Er worden andere stoffen toegevoegd zodat er één elektron te veel of te weinig is om een covalente binding te vormen.

Question 7

Om een isolator toch te laten geleiden wordt er een andere stof toegevoegd.

Hoe noemt men dit proces?

Answer 7

Verontreiniging

Question 8

Om van een isolator een geleider te maken gaat men een bepaalde stof toevoegen. Welke?

Answer 8

Fosfor

Question 9

Wat is een donor?

Answer 9

Een atoom dat een elektron afstaat.

Question 10

Wanneer spreekt men van een N-kristal?

Welke lading heeft zo’n N-kristal?

Answer 10

• Als een materiaal veel vrije elektronen of vrije negatieve ladingdragers heeft.
• Geen. Een N-kristal is elektrisch neutraal.

Question 11

Een N-kristal is een materiaal met veel vrije elektronen. Wat is dan een P-kristal?

Answer 11

Een materiaal met veel positieve ladingdragers en dus ook veel gaten.

Question 12

Wanneer wordt een atoom negatief?

Hoe noem je dat atoom?

Answer 12

Als het gat opgevuld wordt door een vrij elektron. Zo’n atoom noemen we de acceptor.

Question 13

Wanneer spreken we van een overgang of junctie?

Answer 13

Als je een P-kristal en een N-kristal tegen elkaar plaatst noem je de raakvlakken van beide materialen de overgang of junctie.

Question 14

Wanneer spreken we van een diffusie?

Answer 14

Wanneer in een overgang de vrije elektronen de gaten opvullen gebeurt er een vermenging of diffusie.

Question 15

Bij een diffusie gaan de vrije elektronen de gaten opvullen. Wat is het gevolg van dit proces?

Answer 15

Er is kortstondig een elektronenstroom van het N-kristal naar het P-kristal.

Question 16

Wat is een grenslaag?

Answer 16

Een zone waar vrijwel geen vrije elektronen aanwezig zijn.

Question 17

Wat is een diffusiespanning?

Answer 17

Het potentiaalverschil (of spanning) over de grenslaag.

Question 18

Je sluit een gelijkspanningsbron aan op de PN-overgang. De negatieve klem van de bron verbind je met het N-kristal dat positief is in de grenslaag, de positieve klem verbind je met het P-kristal dat negatief is in de grenslaag.

Wat gebeurt er?

Answer 18

Het N-kristal wordt minder positief en het P-kristal minder negatief. Hierdoor verkleint het isolerend karakter van de grenslaag.

Question 19

Hoe kan men van een isolator een geleider maken?

Answer 19

Door er voldoende hoge voorwaartste spanning door te sturen.

Question 20

Wat gebeurt er wanneer je de polariteit verandert bij een PN-overgang? Het P-kristal verbind je dus met de negatieve klem van de spanningsbron en het N-kristal met de positieve klem.

Wat gebeurt er met de grenslaag?

Answer 20

Hierdoor wordt het potentiaalverschil groter dan de diffusiespanning. De vrije elektronen (-) van het N-kristal worden aangetrokken door de positieve potentiaal van de spanningsbron. Anderzijds worden de gaten van het P-kristal aangetrokken door de negatieve potentiaal van de bron.

De grenslaag vergroot en het isolerend karakter neemt toe.

Question 21

Wanneer spreken we van een generatie?

Answer 21

Als er door de omgevingswarmte voortdurend een klein aantal elektronen loskomt van hun schil, en dus gaten achter laten.

Question 22

Wat is een inversstroom?

Hoe duiden we deze stroom aan?

Answer 22

Inversstroom is een zeer kleine stroom die door de isolator stroomt, ook wel lekstroom genoemd.

We duiden deze lekstroom aan met de grootheid I_R