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PN結(jié)耗盡區(qū)如何影響您的電路板設(shè)計(jì)
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(duì)于電子電路中使用的基于半導(dǎo)體的器件，通過(guò)改變PN結(jié)耗盡區(qū)的大小來(lái)控制電流。在本文中，我們研究了該區(qū)域，其操作以及它如何影響您的PCBA設(shè)計(jì)。
PN結(jié)耗盡區(qū)
電路板上使用的最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體器件可能是PN結(jié)二極管，它由p型（帶正電）和n型（帶負(fù)電）部分組成。可以通過(guò)下面列出的方法創(chuàng)建此連接。
PN結(jié)創(chuàng)建方法
注入離子
將雜質(zhì)注入晶體結(jié)構(gòu)或摻雜。
擴(kuò)散
較高濃度的電子或空穴被迫移動(dòng)到較低濃度的區(qū)域。
沉積
在具有不同摻雜分布的另一層之上生長(zhǎng)一層。
以上動(dòng)作的結(jié)果是在p型和n型區(qū)域之間形成了一個(gè)稱為PN結(jié)耗盡區(qū)的界面。
PN耗盡區(qū)如何運(yùn)行
PN結(jié)耗盡區(qū)可以使用許多術(shù)語(yǔ)來(lái)引用，例如耗盡區(qū)，耗盡層，結(jié)區(qū)或空間電荷區(qū)。這些綽號(hào)均指的是PN結(jié)內(nèi)將p型和n型部分分開(kāi)的區(qū)域，由于自由空穴和電子，這些區(qū)域可以載流電流。然而，耗盡區(qū)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)隨著電子從負(fù)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(jié)耗盡區(qū)的操作。
絕緣區(qū)域的寬度由電場(chǎng)強(qiáng)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(qū)域中心的距離，
是在p型濃度方向上距區(qū)域中心的距離，
ε小號(hào) 是材料介電常數(shù)，
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(qū)域的電勢(shì)，與電場(chǎng)E相關(guān)，如下所示。
對(duì)于特定組件，可以通過(guò)修改電壓或電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)更改PN結(jié)區(qū)的耗盡寬度，這反過(guò)來(lái)會(huì)影響走線電流密度，從而影響您的電路板布局設(shè)計(jì)。
使用PN結(jié)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(qiáng)度，電壓和電流的狀態(tài)或變化。而且，所有這些參數(shù)都應(yīng)考慮到您的PCBA布局，如下所示。
會(huì)影響PCBA設(shè)計(jì)的PN結(jié)耗盡區(qū)屬性
場(chǎng)
電場(chǎng)是輻射源。根據(jù)它們的強(qiáng)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(duì)于高速電路板設(shè)計(jì)，這更是一個(gè)問(wèn)題。
電壓
耗盡區(qū)電壓通常定義為PN結(jié)組件從OFF狀態(tài)變?yōu)?span>ON狀態(tài)必須超過(guò)的勢(shì)壘。例如，簡(jiǎn)單的硅二極管的耗盡區(qū)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(shè)備兩端的電壓下降，不適用于任何附加負(fù)載。
當(dāng)前
理想情況下，一旦適當(dāng)偏置，PN結(jié)便可以傳導(dǎo)任意量的電流，這意味著耗盡區(qū)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(jié)器件的電流可能會(huì)很大。在選擇走線參數(shù)（例如銅的重量，寬度和長(zhǎng)度）時(shí)，此限制必須成為一個(gè)因素。