Переходные процессы в р-n-переходе при подаче прямого напряжения

Рассмотрим переходные процессы в р-n-переходе на примере полупроводникового диода, включенного по схеме, приведённой на рис.2.2. Условимся также, что параметры схемы таковы, что при подаче напряжения Е положительной полярности величина тока I в цепи не зависит от процессов, происходящих в диоде. Это возможно в том случае, если сопротивление R значительно больше суммарного сопротивления диода (R>>R_VD). Тогда прямой ток будет определяться сопротивлением R.

Наглядное представление о характере происходящих при подаче прямого напряжения переходных процессов дают временные диаграммы напряжений и токов, приведённые на рис.2.3. Проанализируем их.

Прямое напряжение на диоде

Uд=U+Uб

При подаче на вход схемы скачком напряжения Е(t) положительной полярности (рис.2.3,а) ток через диод также скачком нарастает до величины I₊=E/R (рис.2.3,б).

В начальный момент времени полное падение напряжения на диоде U_д (рис.2.3,д) равно падению напряжения U_б на сопротивлении базы R_б (рис.2.3,г) и определяется величиной тока I₊

U_д (0)=U_б (0)=U₁ = Rб I₊ (2.3)

Напряжение U на р-n-переходе (рис.2.3,в) при этом равно нулю, т.к. он шунтирован ёмкостью, напряжение на которой, как следует из второго закона коммутации, не может измениться скачком.

По мере диффузии неосновных носителей заряда в базу её сопротивление уменьшается, а следовательно, уменьшается и падение напряжения на ней (рис.2.3,г).В то же время напряжение на р-n-переходе возрастает, так как ёмкость р-n-перехода заряжается. Полное падение напряжения на диоде определяется суммой напряжений U_б и U и изменяется по закону, показанному на рис.2.3,д.

Если Величина начального скачка напряжения базы U1 больше установившегося значения (U2) (это возможно при больших занчениях тока I₊), то этот режим называется режимом с высоким уровнем инжекции и соответствует сплошной линии рис.2.3д.

Если величина тока I₊ невелика, то уровень инжекции неосновных носителей заряда в р-n-переходе низок, а сопротивление базы R_б изменяется незначительно. Диаграмма напряжения U_б в этом случае практически повторяет диаграмму тока I (рис.2.3,б), а на диаграмме суммарного напряжения на диоде U_д отсутствует первоначальный пик U₁, как это показано на рис.2.3,д пунктиром.