Приложение д1

1. Построение прямой ветви ВАХ диода в полулогарифмическом масштабе и определение параметров I ₀, n×φT.

При построении ВАХ ток I_а откладывать в логарифмическом масштабе, а напряжение U_а в линейном. Для вычисления названных параметров необходимо воспользоваться уравнением, описывающим диод как нелинейный зависимый источник тока:

I _а = I ₀ × [ехр((U_а - I _а× r_б )/( n×φT)) - 1], (Д 1 .1)

где φT = kT/q - тепловой потенциал (при Т=293 К φT =25 мВ);

n - коэффициент, отражающий не идеальность р-n перехода;

I ₀ - тепловой ток диода (зависит от температуры перехода);

r_б - объёмное сопротивление базы диода.

Если решить (1.1) относительно падения напряжения на диоде:

U_а = I _а × r_б + φT ×ln(I _а / I ₀)+1) (Д 1.2),

переписать (1.2) для малых токов I_а (т.е. пренебречь падением напряжения на r_б и считать, что

I _а / I ₀ ≫ 1), получим следующее соотношение:

U_а = n × φT × ln (I _а / I ₀). (Д 1.З)

Из (Д 1.3) видно, что, пока выполняются перечисленные выше условия, между U_а и ln I _а существует линейная зависимость, поэтому, выделяя на ВАХ, построенной в полулогарифмическом масштабе, линейные отрезки, можно вычислить n × φT:

n × φT = (U_{а_2} - U_{а_1}) / ln(I _{а_2} / I _{а_1});

(U_{а_1}, I _{а_1,} U_{а_2 ,} I I _{а_2} - значения напряжения и тока в начале и конце линейного отрезка ВАХ).

Рассчитан n × φT, из (Д 1 .3) можно определить I ₀.

2. Определение параметров линейных моделей диодов

Для определения параметров линейных моделей исследованных приборов выполняется кусочно-линейная аппроксимация ВАХ. Как показано на рис. Д1,а,б, к линейным участкам ВАХ проводятся касательные и характеристики заменяются отрезками прямых (ОВ,ВА - при прямом включении диода и стабилитрона; ОЕ,ЕС - при обратном включении диода; ОС,СО - при обратном включении стабилитрона).

Полупроводниковые диоды и стабилитроны

Рис. Д1 (а,б). Определение параметров линейных моделей:

а - диода; б – стабилитрона

Полупроводниковые диоды и стабилитроны

Рис. Д1 (в - е). Линейные модели:

в) – при обратном включении диода,

г) – при прямом включении диода,

д) – при обратном включении стабилитрона,

е) – при прямом включении стабилитрона.

При обратном включении диода отрезок ОЕ соответствует начальному обратному току I₀, наклон отрезка ЕС - обратному дифференциальному сопротивлению диода.

Методика определения дифференциальных сопротивлений показана на рисунках ВАХ.

Динамическое (дифференциальное) сопротивление определяется отношением приращения напряжения на диоде к вызвавшему его изменению тока в прямом и обратном включении и вычисляется по наклону касательных к ВАХ для заданных режимов работы (рис. Д1,а):

R_{д_пр} = ∆U_пр / ∆I_пр; R_{д_обр} = ∆U_обр / ∆I_обр.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона определяется как отношение приращения напряжения стабилизации на стабилитроне к вызвавшему его приращению тока (рис. Д1, б):

r_{_ст} = ∆U_ст / ∆I_ст.

Линейные модели приборов, полученные при аппроксимации ВАХ (рис .Д1,а,б), приведены для обратного и прямого включения диода на рис. Д1,в,г; обратного и прямого включения стабилитрона на рис. Д1,д,е соответственно.

Полупроводниковые диоды и стабилитроны