Характеристики идеального диода на основе p ‑ n перехода

1. Характеристики идеального диода на основе p‑n перехода ВАХ диода описывается выражением: где Js - плотность тока насыщения В состоянии равновесия суммарный ток равен нулю

2. В реальных выпрямительных диодах на основе p‑n перехода при анализе вольт‑амперных характеристик необходимо учитывать влияние генерационно-рекомбинационных процессов в обедненной области p‑nперехода и падение напряжения на омическом сопротивлении базы p‑n перехода при протекании тока через диод.

3. Доминирующим механизмом генерационно-рекомбинационного процесса является механизм Шокли – Рида. Выражение для темпа генерации (рекомбинации) имеет вид: γn, γp – вероятности захвата электронов и дырок на рекомбинационный уровень; Nt – концентрация рекомбинационных уровней; n, p – концентрации неравновесных носителей; n1, p1 – концентрации равновесных носителей в разрешенных зонах при условии, что рекомбинационный уровень совпадает с уровнем Ферми.

4. Диод при подключении обратного напряжения Величина произведения концентрации равновесных носителей p1·n1будет равна квадрату собственной концентрации: , а также p<p1, n<n1. Учитывая, что получаем:

5. Генерационный ток: • Тепловой ток:

6. Вклад генерационного тока Jген в обратный ток p‑n перехода.

7. Диод под прямым напряжением. • Рекомбинационный ток: • Полный ток диода при прямом смещении будет складываться из диффузионной и рекомбинационной компонент: • Прямой ток диода можно аппроксимировать экспоненциальной зависимостью типа: . при n=1 ток диффузионный при n=2 ток рекомбинационный

8. Дифференциальное сопротивление: • Сопротивление по постоянному току: • Коэффициент выпрямления идеального диода:

9. Физические процессы в базе. Сопротивление базы rб: где  –удельное сопротивление, l – длина базы, S– площадь поперечного сечения диода. Критерий вырождения - состояние диода, при котором дифференциальное сопротивление диода станет равно либо меньше омического сопротивления базы диода:

10. Изменение ВАХ с ростом температуры. Для оценки температурной зависимости прямой ветви характеристики используется специальная величина температурный коэффициент напряжения, показывающий изменение прямого напряжения за счёт изменения температуры на один градус при постоянном значении прямого тока.

11. Виды диодов.

12. Вольт-фарадная характеристика варикапа Варикап полупроводниковый диод, реализующий зависимость барьерной емкости СБ от приложенного обратного напряжения VG.

13. Вольт-амперная характеристика стабилитрона Стабилитрон полупроводнико-вый диод, ВАХ которого имеет область резкой зависимости тока от напряжения на обратном участке.

14. Стабилитpоны изготавливаются на основе n-кpемния. Выбор материалов обусловлен отличительными особенностями кpемниевых диодов: малым обpатным током, pезким пеpеходом в область лавинного или тунельного пpобоя пpи незначительных изменениях обpатного напpяжения, высоким значением допустимой темпеpатуpы пеpехода.

15. Принцип использования стабилитрона. Основное назначение стабилитрона – стабилизация напряжения на нагрузке, при изменяющемся напряжении во внешней цепи.

16. Характеристики стабилитрона: • Напряжение стабилизации • Максимальный и минимальный ток стабилизации • Дифференциальное сопротивление • Статистическое сопротивление

17. В том случае, если энергия Ферми в n и p полупроводниках совпадает или находится на расстоянии ±kT/q от дна зоны проводимости или вершин валентной зоны, ВАХ при обратном смещении будут такими же как у туннельного диода, а при прямом смещении туннельная компонента ВАХ будет полностью отсутствовать. Обращенный диод – это туннельный диод без участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

18. ВАХ обращенного диода а) полная ВАХ б) обратный участок ВАХ при разных температурах