39786 Laboratorium Elektroniki cz I 5

146

charakteryzowany za pomocą temperaturowego współczynnika względnych zmian napięcia przebicia (3. Dla procesu przebicia Zenera współczynnik (3 przyjmuje wartości ujemne ((3 < 0), a wartości napięcia przebicia U_p można obliczyć z zależności

(7.13).

(7.13)

U_P = Up(T₀) [1 + (3 (T - To)]

W sytuacji przebicia lawinowego wartości tego współczynnika są dodatnie ((3 > 0), co oznacza wzrost wartości napięcia przebicia przy wzroście temperatury (rys. 7.6). Efekt ten można wyjaśnić następująco: wzrost temperatury pociąga za sobą wzrost drgań sieci krystalicznej. Następuje wzrost rozpraszania fononowego, co

prowadzi do zmniejszenia drogi swobodnej nośników. Tym samym maleje ich energia kinetyczna, a więc i prawdopodobieństwo jonizacji zderzeniowej. Warunki powstawania lawiny nośników ulegają pogorszeniu i do uzyskania takiej samej gęstości prądu potrzeba pola elektrycznego o większym natężeniu.

3. Polaryzacja w kierunku przewodzenia

Analiza równania Shockleya (zależność 1.7) pozwala przewidzieć, że na przebieg charakterystyki prądowo-napięciowej złącza mają wpływ dwa czynniki uwarunkowane jego temperaturą:

•    zmiany wartości prądu rekombinacji Iq(T);

•    zmiany wartości prądu dyfuzyjnego Id(T).

W przypadku obu tych składników mamy do czynienia z przeciwstawnymi tendencjami, a mianowicie w miarę wzrostu temperatury wypadkowa wartość prądu nasycenia ls rośnie, natomiast maleje wartość składnika wykładniczego. Tym samym następuje częściowa kompensacja wpływu temperatury, której wpływ na charakterystyki prądowo-napięciowe przy pracy złącza w kierunku przewodzenia będzie mniejszy niż przy pracy w kierunku zaporowym. Temperaturowy współczynnik względnych zmian prądu w kierunku przewodzenia będzie uzależniony od materiału półprzewodnikowego i dla germanu przyjmie postać daną zależnością (7.14), a dla krzemu i arsenku galu zależnie od wartości prądu:

(7.14)

w zakresie normalnej pracy lub

powered by

Mi siol

(7-15)

dla zakresu małych prądów (gdzie dominuje składowa rekombinacyjna).

Dla typowych warunków pracy (T - 300 K, I = 0,1 mA) wartość tego współczynnika wynosi około 5%/K. Ważnym parametrem charakteryzującym złącze jest też potencjał dyfuzyjny (pe (7.16), którego wartość ulega obniżeniu wraz ze wzrostem temperatury.

(7.16)

Dryft ten opisuje temperaturowy współczynnik zmian napięcia na złączu wyznaczany przy stałej wartości prądu płynącego przez złącze (If = const).

Wartość tego współczynnika zawiera się w granicach od -1,5 mV/K do -2,3 mV/K, zależnie od rodzaju półprzewodnika i koncentracji domieszek. Charakterystykę w zakresie przewodzenia przedstawiono na rys. 7.7.

I

T

^RV^S- 7.7. Wpływ temperatury na charakterystyki prądowo-napięciowe złącza p-n przy polaryzacji w kierunku przewodzenia

U

^•2.5. Diody prostownicze

W przypadku diod prostowniczych decydujący wpływ na właściwości termiczne ^ają: rezystancja szeregowa diody r_s oraz efekty wysokiego poziomu wstrzykiwania