P-n өткелдің вольтамперлік сипаттамасы

p-n өткел арқылы өтетін токтың оған келтірілген кернеуден тәуелділігі электрондық-кемтіктік өткелдің вольтамперлік сипаттамасы деп аталады (ВАС). Оның түрі

I = I₀ [exp (U/j_T) – 1],

мұндағы I₀ – |–U| >> j_T болғандағы қанығудың кері тогы.

2.3-суретте p-n өткелдің ВАС келтірілген, мұндағы өстердің масштабтары токтың оң (миллиампер) және теріс мәндері (микроампер) үшін әртүрлі.

Тура кернеуді U_тура арттырғанда тура ток I_тура экспонента бойынша өседі, өйткені U_тура артуымен потенциалдық тосқауыл төмендеп негізгі тасушылардың диффузиясы өседі .

Кері ток шамасы температураға аса тәуелді (графикте Т₂ > Т₁), |U_кері| >> j_T болғанда I₀ тогы кері кернеуге тәуелді емес, ол қосалқы заряд тасушылардың концентрациясымен шартталған.

2.5 p-n өткелдің негізгі параметрлері

2.5.1 Сипаттамалық кедергілер:

а) тұрақты ток бойынша кедергі (сурет 2.4,а)

R = U/I = j_T ln(I/I₀+1)/I = (j_T / I) ln(I/I₀+1);

R_A=U₁/I₁, R_B=U₂/I₂;

б) айнымалы ток бойынша кедергі r_д немесе дифференциалдық кедергі (2.4,б сурет)

r_д = dU/dI=d[j_T ln(I/I₀+1)]/dI=(j_T× I₀) / [(I+I₀)I₀]=j_T / (I+I₀) » j_T/I;

r_дA = dU₁ / dI₁ = DU₁/DI₁ ;

r_дB = dU₂ / dI₂ = DU₂/DI₂ .

2.5.2 p-n өткелдегі сыйымдылықтар

p-n өткелдегі сыйымдылықтар тосқауылдық және диффузиялық болып ажыратылады:

а) тосқауылдық (зарядтық) сыйымдылық C_тосқ p-n өткелдің тепе-теңдік шарты және кері ығысуы кезінде жабушы қабатта зарядтардың (оң және теріс иондардың) болуынан туындайды, яғни өткелдегі зарядтардың қайта таралуын бейнелейді

,

мұндағы e -шала өткізгіштің диэлектрлік өтімділігі;

e₀–вакуумдағы диэлектрлік өтімділік;

S–өткел ауданы;

l –өткел ені;

j_к–потенциалдық тосқауыл биіктігі.

U_кері-нің артуымен тосқауылдық сыйымдылық -ге пропорционалды кемиді. Тосқауылдық сыйымдылықтың шамасы ондаған, жүздеген пикофарадаға тең;

б) диффузиялық сыйымдылық С_диф p-n өткелдегі тура ығысу кезінде негізгі тасушылардың инжекциясы есебінен зарядтардың өзгеруінен пайда болады (өткел маңындағы зарядтардың қайта таралуын бейнелейді)

С_диф = (q/kT)I_тураt = I_тураt /j_Т,

мұндағы I_тура – тура ток;

t– тасушылардың өмір сүру уақыты;

j _Т - температуралық потенциал.

2.5.3 Кері токтың температуралық тәуелділігі

Жылулық кері ток I_0t температураға тәуелді, өйткені шала өткізгішті қыздыру кезінде қосалқы тасушыларды өндіру өседі, бұл кездегі жылулық ток германийден жасалған аспаптарды 8ºС-ге, ал кремний ден жасалған аспаптарды 10ºС-ге қыздырғанда екі есе өседі.

I_0t =I₀ e^aDt,

мұндағы I₀ – бастапқы температурадағы жылулық ток;

Dt – температура өсімі;

a -токтың температуралық еселігі, a=0,08 1/ºС.