Тепловой ток диода

Видеале считалось, что обратный ток обусловлен только движением неосновных носителей, которые в полупроводнике образуются главным образом за счёт тепловой генерации пар зарядов. Поэтому этот ток называют тепловым.

Величина теплового тока диода определяется как:

, (1.1.2)

где и - коэффициенты диффузии дырок и электронов соответственно и определяются количеством носителей, проходящих через единичную площадку за 1 секунду (для германия , ), и - равновесные концентрации неосновных носителей; - площадь перехода; и - ширина областей, прилегающих к металлургической границе p-n-перехода со стороны n- и p-областей соответственно.

В случае малых размеров прилегающих слоев эмиттера и базы ( ) выражение для теплового тока примет вид:

, (1.1.3)

где и толщина прилегающих слоев эмиттера и базы соответственно.

Значения коэффициентов диффузии можно определить из следующего соотношения:

, (1.1.4)

где и есть не что иное, как скорости генерации дырок и электронов соответственно. Таким образом, тепловой ток в идеализированном переходе, ширина которого стремится к 0, обусловлен генерацией неосновных носителей в объёмах полупроводников и , прилегающих к металлургической границе перехода. Из сравнения (1.1.2) и (1.1.3) ясно, что при неосновные носители могут не дойти до перехода и, следовательно, не будут участвовать в движении через запирающий слой.

Величина теплового тока также зависит и от площади перехода - с увеличением площади растет . Не менее существенна зависимость теплового тока и от концентрации неосновных носителей. Если диод образован несимметричным p-n-переходом и степень легирования p-эммитера значительно выше степени легирования n-базы ( ), то концентрация неосновных носителей в базе будет больше, чем в эмиттере, т.е. основную роль в образовании теплового тока будут играть неосновные носители базы - дырки. Выражение для теплового тока потому принимает следующий вид:

. (1.1.5)

Концентрация неосновных носителей определяется формулой:

. (1.1.6)

В данном случае . Подставив (1.1.6) в (1.1.5) получим следующее выражение для теплового тока:

, (1.1.7)

из которого видно, что величина теплового тока пропорциональна квадрату собственной концентрации и сильно зависит от температуры.

Количество неосновных носителей заряда значительно изменяется при изменении температуры, возрастая с ее повышением, поэтому обратный тепловой ток p-n-перехода, образованный за счет неосновных носителей, характеризуется следующими температурными изменениями / /:

, (1.1.8)

где - значение теплового тока при комнатной температуре .