Прямого напряжения
Величина обратного тока играет важную роль не только в случае подключения к диоду обратного напряжения, но и в том случае, когда диод находится под прямым напряжением. В последнем случае и, следовательно, вид прямой ветви ВАХ также зависит от теплового тока .
При подключении к диоду прямого напряжения , высота потенциального барьера снижается, нарушается условие равновесия, начинается инжекция (ввод) носителей заряда, и через переход течёт ток . Поскольку степень легирования эмиттера в реальных диодах, как правило, выше, чем базы ( ), прямой ток обусловлен в основном инжекцией дырок из эмиттера в базу. Для оценки значения тока за счет инжекции неосновных носителей в базу, как доли общего тока через переход, служит коэффициент инжекции:
, (1.1.11)
где и дырочная и электронная составляющая прямого тока через переход на металлургической границе.
От величины этого коэффициента зависит характер процессов в базе диодов. Таким образом, прямой ток в диоде определяется, в отличие от идеализированного перехода, рядом физических процессов, протекающих не только в самом переходе, но и в базе реального диода.
При прямом напряжении процессы рекомбинации в переходе преобладают над процессами генерации .
Ток рекомбинации определяется следующей приближенной формулой:
. (1.1.12)
Отсюда видно, что ток рекомбинации при прямом напряжении растет экспоненциально с увеличением и зависит от концентрации собственных носителей.
Однако реальные характеристики отличаются от экспоненты по ряду причин. Ввиду резкой зависимости прямого тока от напряжения, ВАХ обычно описывают, беря ток в качестве аргумента:
. (1.1.13)
Напряжение , соответствующее некоторому заданному значению прямого тока тем больше, чем меньше обратный ток . Вид вольтамперной характеристики также изменяется и в зависимости от площади перехода S: с её увеличением растет тепловой ток, а, следовательно, и прямая ветвь характеристики идет круче (рис.1.1.5, б).
Существенное влияние на ход зависимости оказывает омическое сопротивление базового слоя. Падение напряжения на нём выражается как , где - сопротивление базового слоя. Учитывая это падение напряжения, зависимость прямого напряжения от тока запишем в виде:
(1.1.14)
Начальный участок прямой ветви ВАХ во всех диодах отличается от кривой соответствующей идеализированному переходу. В германиевых диодах наклон кривой определяется в основном значением теплового тока, а в кремниевых диодах - током рекомбинации (рис.1.1.5,а). Резкий рост прямого тока у германиевых диодов начинается, как правило, при меньших
|
значениях прямого напряжения. В начале крутого участка характеристика близка к экспоненциальной: здесь основную роль играет диффузия инжектированных в базу носителей (низкий уровень инжекции).
|
тивления базы и других процессов (рис.1.1.6), протекающих в ней.
Характер ВАХ также существенно зависит от изменения температуры. На рис. 1.1.7 показаны зависимости ВАХ германиевых и кремниевых диодов от температуры.
Для оценки температурной зависимости прямой ветви ВАХ используется температурный коэффициент напряжения (ТКН) , показывающий изменение прямого напряжения за счет изменения температуры нам один градус при постоянном значении прямого тока. Температурный коэффициент для кремниевого и германиевого диодов приближенно равен .
а) б)
Рис. 1.1.7. Изменение ВАХ от температуры для германиевого (а) и для кремниевого диодов (б)
Дата добавления: 2015-01-09; просмотров: 1341;