Laboratorium Elektroniki cz I 4

144

7.2.4. Złącze p-n

Wykonane w materiale półprzewodnikowym złącze p-n jest wrażliwe na temperaturę 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 n, (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).

1 ^s ₌

I_s dT

W

g

k-T'

(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).

(7.12)

1 gs ^Wg

I_s dT 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

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 prawdopodobieństwo 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