Вольт-амперная характеристика диода
Основное свойство p-n-перехода: пропускать с малым сопротивлением ток в одном направлении и практически не пропускать в другом.
На (рис. 31) изображена вольт-амперная характеристика кремниевого диода (Si), представленную в виде двух частей:
- прямая - при прямом включении p-n-перехода;
- обратная - при обратном включении p-n-перехода.
В схеме обозначения диода анод (А) соответствует электроду, присоединенному к р-области, а катод (К) - к n-области.
Рис. 27. Вольт-амперная характеристика диода
Прямая ветвь обусловлена диффузионным током основных носителей. На начальной стадии (U < 1B) ток нарастает медленно, что обусловлено наличием потенциального барьера (контактной разности потенциалов), препятствующего движению основных носителей. На этом участке вольт-амперная характеристика нелинейная. По мере преодоления внешним полем внутреннего (U > ≈1В) потенциальный барьер исчезает и остается лишь сопротивление р- и n-областей, которое можно приближенно считать постоянным. Далее характеристика становится практически линейной при резком нарастании тока.
Обратный ток при увеличении обратного напряжения сначала быстро нарастает. Это вызвано тем, что уже при небольшом увеличении обратного напряжения повышается потенциальный барьер и резко уменьшается диффузионный ток. Следовательно, полный ток Iпepex.oбр = Iдр - Iдиф, резко увеличивается.
Дальнейшее увеличение обратного напряжения не приводит к росту тока, т.к. его величина определяется числом неосновных носителей, концентрация которых низка. При некотором значении обратного напряжения (Uобр.max, рис. 31) ток начинает резко возрастать. Это возникает при напряженности поля около 107В/м. Неосновные носители при таком поле разгоняются на длине свободного пробега до энергии, достаточной для ионизации атомов. Концентрация носителей лавинно нарастает в толщине перехода.
Процесс лавинного размножения носителей за счет ударной ионизации атомов называется лавинным пробоем (электрическим). К этому следует добавить, что концентрация носителей дополнительно увеличивается за счет вырывания электронов из атомов сильным электрическим полем. Лавинный пробой обратим, т.е. при снятии напряжения свойства p-n-перехода восстанавливаются.
При дальнейшем увеличении напряжения наступает тепловой пробой. Плотность обратного тока в этом режиме достигает такой величины, что переход начинает разогреваться. Это приводит к появлению дополнительных электронно-дырочных пар в переходе, что в свою очередь еще больше увеличивает плотность тока. Процесс разрушения p-n-перехода вследствие его перегрева обратным током называется тепловым пробоем.
На (рис. 32) представлены для сравнения вольт-амперные характеристики реальных Ge и Si диодов
Рис. 32. Сравнение ВАХ реальных германиевого Ge и кремниевого Si диодов
Основные параметры выпрямительных диодов:
- Iпр.ср – средний прямой ток;
- Uобр.мах – максимально допустимое обратное напряжение;
- Iобр – величина обратного тока при заданном обратном наряжении;
- Uпр – величина прямого напряжения при заданном прямом токе Iпр.
Дата добавления: 2021-11-16; просмотров: 421;