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PN結耗盡區如何影響您的電路板設計
類(lèi)似地控制了從某些最常用的電子組件產(chǎn)生的流量或電流量。對于電子電路中使用的基于半導體的器件，通過(guò)改變PN結耗盡區的大小來(lái)控制電流。在本文中，我們研究了該區域，其操作以及它如何影響您的PCBA設計。
PN結耗盡區
電路板上使用的最簡(jiǎn)單的半導體器件可能是PN結二極管，它由p型（帶正電）和n型（帶負電）部分組成?？梢酝ㄟ^(guò)下面列出的方法創(chuàng )建此連接。
PN結創(chuàng )建方法
注入離子
將雜質(zhì)注入晶體結構或摻雜。
擴散
較高濃度的電子或空穴被迫移動(dòng)到較低濃度的區域。
沉積
在具有不同摻雜分布的另一層之上生長(cháng)一層。
以上動(dòng)作的結果是在p型和n型區域之間形成了一個(gè)稱(chēng)為PN結耗盡區的界面。
PN耗盡區如何運行
PN結耗盡區可以使用許多術(shù)語(yǔ)來(lái)引用，例如耗盡區，耗盡層，結區或空間電荷區。這些綽號均指的是PN結內將p型和n型部分分開(kāi)的區域，由于自由空穴和電子，這些區域可以載流電流。然而，耗盡區的特征在于缺少這些“自由”電荷載流子。通常，這些載流子會(huì )隨著(zhù)電子從負流向正流而移走，或者反之，為了進(jìn)行電路分析，電流會(huì )由于電場(chǎng)而沿相反方向流動(dòng)，如下圖所示。
PN結耗盡區的操作。
絕緣區域的寬度由電場(chǎng)強度，材料類(lèi)型和摻雜水平定義，如下所示：
PN耗盡層方程。
其中x n 是在n型濃度方向上距區域中心的距離，
是在p型濃度方向上距區域中心的距離，
ε小號 是材料介電常數，
q是電子電荷= 1.60217662 x 10 -19 C，
N A 是受體（p型摻雜劑）的濃度，
N D 是施主（n型摻雜物）濃度
ΔV是整個(gè)區域的電勢，與電場(chǎng)E相關(guān)，如下所示。
對于特定組件，可以通過(guò)修改電壓或電場(chǎng)強度來(lái)更改PN結區的耗盡寬度，這反過(guò)來(lái)會(huì )影響走線(xiàn)電流密度，從而影響您的電路板布局設計。
使用PN結耗盡來(lái)協(xié)助PCBA布局
分析PN二極管時(shí)，最重要的屬性之一是工作模式。操作的模式或過(guò)渡指示電場(chǎng)強度，電壓和電流的狀態(tài)或變化。而且，所有這些參數都應考慮到您的PCBA布局，如下所示。
會(huì )影響PCBA設計的PN結耗盡區屬性
場(chǎng)
電場(chǎng)是輻射源。根據它們的強度和輻射組件與其他板元件的接近程度，它們可能會(huì )產(chǎn)生干擾，例如雜散電容。對于高速電路板設計，這更是一個(gè)問(wèn)題。
電壓
耗盡區電壓通常定義為PN結組件從OFF狀態(tài)變?yōu)?span>ON狀態(tài)必須超過(guò)的勢壘。例如，簡(jiǎn)單的硅二極管的耗盡區電壓約為0.6-0.7V，它將阻止電流沿正向流動(dòng)，直到器件兩端的電壓超過(guò)該水平為止。此外，設備兩端的電壓下降，不適用于任何附加負載。
當前
理想情況下，一旦適當偏置，PN結便可以傳導任意量的電流，這意味著(zhù)耗盡區的寬度有效地減小到零。實(shí)際上，不可能有無(wú)限大的電流，但是，取決于材料和摻雜劑的濃度，流經(jīng)PN結器件的電流可能會(huì )很大。在選擇走線(xiàn)參數（例如銅的重量，寬度和長(cháng)度）時(shí)，此限制必須成為一個(gè)因素。