Laboratorium Elektroniki cz I 4

Wykonane w materiale półprzewodnikowym złącze p-n jest wrażliwe na tempera-turę pracy przyrządu. W przedstawionych poniżej rozważaniach zakładamy, że zakres temperatur pracy zawiera się w granicach od 200 do 400 K. W tym zakresie wpływ temperatury jest różny w zależności od sposobu polaryzacji złącza.

1. Polaryzacja w kierunku zaporowym

W złączach germanowych dominującym składnikiem prądu wstecznego jest prąd nasycenia l_s, którego wartość jest proporcjonalna do kwadratu koncentracji nośników samoistnych ni (zależności (7.1) i (1.2)). W rozpatrywanym zakresie temperatur czynnik T¹'² jest pomijalny wobec czynnika wykładniczego, tak że wpływ temperatury dobrze oddaje temperaturowy współczynnik względnych zmian prądu wstecznego wyrażony zależnością (7.11).

Ic dT

k-T²

(7.11)

Natomiast w typowych złączach wykonanych w krzemie i arsenku galu decydujące znaczenie ma prąd generacyjny. W tym przypadku temperaturowy współczynnik względnych zmian prądu wstecznego nieznacznie zmienia postać (7.12).

J_ dis _

(7.12)

W.

*_s 2-k-T²

Wartość tych współczynników w temperaturze 300 K przyjmują odpowiednio wartości: dla germanu 8,6%/K, dla krzemu 7,2 %/K, dla krzemu 7,2%/K i dla arsenku galu 9,2%/K. W trakcie szacunkowych obliczeń można założyć, że prąd wsteczny podwaja swoją wartość przy wzroście temperatury o każde 10°C.

Rys 7 5. Wpływ temperatury na efekt Zenera - na charakterystykach prądowo-napięciowych złącza p-n

^RVS- 7.6. Wpływ temperatury na efekt lawinowy - na charakterystykach prądowo-napięciowych złącza p-n

1

W zakresie przebicia wpływ temperatury jest uzależniony od mechanizmu przebicia. W sytuacji przebicia Zenera wzrost temperatury powoduje zmniejszenie szerokości pasma zabronionego, a więc i bariery potencjału dla nośników tunelujących pomiędzy dwoma pasmami walencyjnymi i przewodzenia. Wzrasta prawdopodobień-1 stwo wystąpienia efektu tunelowego. W efekcie następuje wzrost prądu Zenera przy utrzymywaniu stałego napięcia na złączu lub spadek wartości napięcia na złączu przy stałym prądzie płynącym przez złącze (rys. 7.5). Ilościowo proces ten jest

2

Zakres przebicia