Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним ЭДП и двумя выводами, в котором используются свойства p-n-перехода.

ВАХ любого прибора представляет собой зависимость между током, протекающим через прибор и приложенным напряжением.

Если сопротивление прибора постоянно, то связь между током и напряжением выражается по закону Ома:

. (3.1)

График зависимости i=f(u) называется вольт-амперной характеристикой. Для прибора, подчиняющегося закону Ома, ВАХ линейна. Приборы, имеющие такую зависимость – линейны.

Но существуют нелинейные приборы.

ЭДП представляет собой диод. Его нелинейные свойства видны из его ВАХ (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Вольт-амперная характеристика диода

Прямая и обратная ветви строятся в различных масштабах. Вследствие различного масштаба, в начале координат получился излом. Характеристика для прямого тока вначале имеет значительную нелинейность, так как при увеличении U_пр сопротивление запирающего слоя уменьшается, поэтому кривая идет с все большей крутизной. Но при U_пр в несколько десятых долей вольта (при достижении U₀) запираемый слой практически исчезает и остается только сопротивление p-n-области, которое приблизительно можно считать постоянным. Поэтому далее характеристика становится почти линейной. Небольшая нелинейность объясняется тем, что при увеличении тока p- и n-области нагревается и от этого их сопротивление уменьшается. Обратный ток при увеличении обратного напряжения резко возрастает. Это вызвано резким уменьшением тока диффузии i_диф вследствие повышения потенциального барьера.

i_обр = i_др - i_диф,

следовательно обратный ток увеличивается.

Далее рост тока происходит незначительно за счет нагрева перехода током, за счет утечки по поверхности, а также за счет лавинного размножения зарядов, то есть увеличения числа носителей зарядов вследствие ударной ионизации.

Это явление состоит в том, что при более высоком обратном напряжении электроны приобретают большую скорость, и ударяя в атомы кристаллической решетки, выбивают из них новые электроны и т.д. Такой процесс усиливается при увеличении обратного напряжения.

ВАХ диода может быть использована для определения его основных параметров. По прямой ветви можно определить ∆U_пр при номинальном токе, по обратной ветви – U_{макс доп} и обратный ток I_обр при этом напряжении.