Вольтамперная характеристика

С повышением температуры U пробоя уменьшается (отрицательный коэффициент) из-за некоторого уменьшения ширины запрещенной зоны (высоты барьера).

Экспериментально установлено, что при концентрации примеси (менее ) напряжение лавинного пробоя ниже, чем туннельного, т.е. будет лавинный пробой.

Для высоких концентраций (более ) напряжение лавинного пробоя выше, чем туннельного, и происходит туннельный пробой.

При средних концентрациях носителей крутизна ВАХ обратной ветви с туннельным пробоем меньше, чем при лавинном. Пробой объясняется обоими механизмами и механизм преобладания определяется по знаку температурного коэффициента.

Тепловой пробой происходит за счет обратного тока, так как протекая через переход выделяется мощность виде тепла, которая вызывает разогрев p-n - перехода и прилегающих к нему областей ПП и дальнейший рост тока.

Отводимая мощность за счет теплопроводности и последующего рассеяния теплоты в окружающую среду пропорциональна перегреву p-n - перехода.

Ротвода = (Т - Токр)/Rт,

где Т-Токр - разность температур перехода Т и Т окружающей среды

Rт - тепловое сопротивление участка переход - окружающая среда.

После включения, через некоторое время, устанавливается тепловое равновесие - баланс мощностей выделяемой и отводимой.

При нарушении баланса наступает пробой, что приводит к разрушению p-n - перехода, за счет перегрева.

Поверхностный пробой (ток утечки) возникает из-за загрязнений поверхности ПП и наличия поверхностных зарядов между p-n - областями, что приводит образованию токопроводящие пленки и каналы. Iутечки увеличивается с увеличением Uобр и может превысить тепловой ток (I0) и ток генерации (Iген)

Для уменьшения Iутечки применяют защитные покрытия. От температуры Iутечки зависит слабо.

Зависимость прямого тока диода от материала и площади перехода.

Рисунок 5.16 - Зависимость прямого тока от материала и площади перехода

С увеличением площади (S) прямой ток возрастает, характеристика тока идет круче. Начальный участок прямой ветви ВАХ зависит от материала. Для кремниевых диодов характерен более резкий переход от пологого начального участка к области, где проявляются особенности высокого уровня инжекции. В германиевых диодах омический участок более крутой, так как подвижность носителей в германии значительно выше, чем в кремнии.

Изменение ВАХ при изменении температуры.

Обратный ток зависит от материала - у германиевых начальный ток больше, чем у кремниевых, так как у кремниевых ток определяется в основном процессами рекомбинации носителей в переходе, который преобладает над процессами тепловой генерации. С увеличением температуры токи увеличиваются согласно соотношению:

I0(T) = I0(T0)eαΔTz,

где αSi = 0,13 K-1;

αGe = 0,09 K-1;

ΔT = T - T0, T0 = 300 K.

Прямая ветвь характеристик сдвигается влево и становится более крутой. Но сдвиг незначительный. Для оценки температурной зависимости прямой ветви используют величину ε

- температурный коэффициент напряжения (ТКН). ε = Δ

U

/Δ

T

и показывают изменение прямого напряжения (Δ

U

)

за счет изменения Δ

Т = 10С

, при некотором значении прямого тока. Для германиевых и кремниевых диодов ε = -2

мВ/0С

.

Рисунок 5.17 - Зависимость токов при изменении температуры

Интересное из раздела

Определение параметров нелинейности усилителя аппаратуры ВЧ связи по ЛЭП на основе аппроксимации его коэффициента усиления и выбор оптимального режима
1. Аппроксимировать полиномом седьмой степени экспериментальную зависимость коэффициента усиления Кэ = f ( Uсм ) заданного усилительного каскада н ...

Проблемы обнаружения и подавления работы радиоуправляемых взрывных устройств
Цель контрольной работы - описать проблемы обнаружения и подавления работы радиоуправляемых взрывных устройств и сотовых телефонов, выявить основные методы ...

Программируемый генератор сигналов
Современное состояние и перспективы развития многих отраслей техники, в том числе и радиоэлектроники, во многом определяются широким проникновением средств ...