Цель работы -измерить обратную ветвь вольтамперной характеристики и сделать вывод о механизме пробоя p-n перехода при обратном смещении
Обратная ветвь ВАХ диода с p-n переходом состоит из трёх участков. В интервале обратных смещений обратный ток есть сумма тока насыщения и тока генерации носителей в ОПЗ . Ток насыщения не зависит от . Генерационный ток пропорционален толщине ОПЗ :
.
Толщина ОПЗ зависит от обратного смешения по степенному закону,
.
При выполнении условия развивается обратимый пробой p-n –перехода, ток начинает возрастать экспоненциально. В интервале напряжений его можно аппроксимировать соотношением
(5)
Здесь параметр имеет смысл обратного тока при ,
При ток столь велик, что начинает доминировать падение напряжения на последовательном сопротивлении базы и ВАХ приближается к омической. На этом участке её можно охарактеризовать сопротивлением . График обратной ветви ВАХ диода в линейном масштабе показан на рис. 3а, в полулогарифмическом масштабе - на рис. 3б. По графику 3б удобно определять параметры и . Именно, есть абсцисса точки излома B, соответствующей началу развития пробоя. Экстраполируя отрезок SB до пересечения с осью ординат, находим
Откуда (6)
Таким образом, параметрами математической модели полупроводникового диода при фиксированной температуре являются ток насыщения , коэффициент неидеальности , последовательное сопротивление базы , предпробойный обратный ток и напряжение пробоя .
Рис.3 Обратная ветвь ВАХ полупроводникового диода
Напряжение пробоя p-n перехода (без учета кривизны перехода) может быть определено исходя из соотношения:
В,
где N – концентрация примеси в атомах/см3 на слаболегированной стороне перехода.
Зависимость напряжения пробоя от уровня легирования той или иной области, граничащей с более высоколегированной областью с резким характером градиента легирования и плоской поверхностью р-n перехода, согласно [3], дана в таблице 1 .
Таблица 1
Концентрация примеси, см-3 Уд. сопротивление, Ом*см, Напряжение пробоя, В
Концентрация Напряж. Проб
примеси,см-3 n- тип р-тип Теория Эксперимент
1*1014 50 135 1250 1250
3*1014 16 45 600 600
1*1015 5 13,50 300 300
3*1015 1,70 4,50 150 150
1*1016 0.6 1,50 58 65
3*1016 0.23 0.63 28 30
1*1017 0.09 0.28 12,50 15,00
3*1017 0.05 0.14 6.0 8,00
1*1018 0.025 0.065 2,70 5,30
2*1018 0.017 0.040 1,70 5.0
Зависимость напряжения пробоя от глубины залегания p-n перехода (косвенная зависимость от кривизны перехода по периметру этой области) и концентрации носителей заряда со стороны слабо легированного слоя, согласно [3], представлена на рис. 1.
, (1)
Оборудование.
Лабораторный стенд 87Л-01, коммутационная плата №1, сменные панели №2 (использовать генератор тока ГТ, генератор напряжения ГН2, измерители АВМ1 , АВМ2 и АВО); сменную панель № 10 (использовать источник питания ИП, измерители АВМ1, АВМ2, АВО и МВ); съёмные компоненты: стабилитроны Д814А (используемые в работе имеют предельно допустимое обратное напряжение – свыше 30 В, предельно допустимый прямой ток – свыше 30 мА), стабилитрон типа Д814А (допустимый прямой ток – свыше 30 мА),
Задание.Ознакомьтесь с параметрами стабилитронов, параметрическим стабилизатором напряжения и его основными параметрами и характеристиками.
Дата добавления: 2015-01-10; просмотров: 1062;