3. Вольт - амперная характеристика диода (вах)

Рис.2.5 Вольт - амперная

характеристика диода

При прямом напряжении на диоде внешнее напряжение частично компенсирует контактную разность потенциалов на р-n-переходе, т.к. внешнее электрическое поле направленно противоположно диффузионному полю, поэтому высота потенциального барьера уменьшается. При этом уве­личивается количество носителей заряда, которые могут преодолеть барьер и перейти в соседнюю область диода, где они окажутся не основными носите­лями. Этот процесс называется инжекцией.

Прямая ветвь вах является экспонентой

I = I_нас(е - 1),

U = φ_т ℓn ,

где k - постоянная Больцмана ~1,38*10'²³Дж/К); φ_т =температурный потенциал, при Т = 300 К, φ_т - 0,025 В; φ_т =Т/11600;

Эффект выпрямления в р-n-переходе. Ток, протекающий в р-n-переходе зависит от значения напряжения и его полярности. При прямом напряжение потенциальный барьер понижается, прямой ток с ростом напряжения резко растет. Обратный ток, протекающий через р-n-переход при обратном, повышающем потенциальный барьер р-n-перехода напряжений, значительно меньше прямого токай слабо зависит от напряжения. Зависимость тока от полярности напряжения позволяет исполь­зовать р-n-переход для выпрямления переменного тока. Такой электрический переход называется выпрямляющим.

3. Емкость p-n перехода

Р

Рис.2.6 – Зависимость барьерной емкости от напряжения

емкость

-n-переход обладает емкостью, так как накапливает электрический заряд. Емкость, связанная с формированием потенциальным барьером назы­вается барьерной. Сб - отношение приращения заряда на переходе к вызвавшему его приращению барьера р-n-перехода и характеризует перераспреде­ление зарядов в запирающем слое.

С_б=С₀ (1 + ,

где С₀ - начальное значение емкости (при U=0); ( φ_к- контактная разность потенциалов;

ν - 1/2 для идеализированного р-n-перехо­да.

Диффузионная емкость - отношение изменения заряда дырок, накопленных в n-базе к изменению напряжения, приложенного к ОПЗ (область пространственного заряда)

C_диф= .

2.8 Пробой p-n-перехода

При достаточно большом обратном напряжении ток р-n-перехода рез­ко возрастает при неизменном напряжении. Резкое увеличение дифференци­альной проводимости р-n-перехода при достижении обратным напряжением не­которого критического напряжения назы­вают пробоем р-n-перехода.

Лавинный пробой (рис.2.7). С ростом напряженности электрического поля интенсивность ударной ионизации сильно увеличивается и процесс размно­жения электронно-дырочных пар приоб­ретает лавинный характер, а ток перехода резко возрастает (на рис.2.7 – график 1).

Туннельный пробой (рис.2.7). Основан на туннельном эффекте. В силь­ных электрических полях образуется тон­кий электронный барьер, через который с определенной вероятностью электроны переходят без изменения собственной энергии, что приводит к росту тока р-n-перехода (на рис.2.7 – график 3).

Т

Рис.2.7- Пробой р-n-пере­хода

епловой пробой (рис.8 - 3). Возникает при нагревании р-n-перехода, так как при повышении температуры р-n-перехода возрастает число неоснов­ных носителей, которые еще больше повышает температура перехода. При этом резко растет обратный ток (рис. 2.7 – график 3).

Тепловой пробой разрушает р-n-переход, в то время как туннельный и лавинный применяются в электронный приборов.