1. Omówić właściwości diod rzeczywistych.

Złącze liniowe - w diodzie idealnej występował skokowy rozkład koncentracji domieszek. W rzeczywistych złączach rozkład ten jest opisany zazwyczaj funkcją exponencjalną. Takie złącze (liniowe) różni się od skokowego inną zależnością szerokości warstwy ładunku przestrzennego i pojemności złączowej od napięcia (występują wykładnik potęgowy 1/3 a nie ½):

Wysoki poziom wprowadzania - dla dużych gęstości prądu koncentracja mniejszościowych nośników nadmiarowych w bazie diody, staje się porównywalna z równowagową koncentracją nopśników większościowych i przestaje być słuszne założenie, o niskim poziomie wprowadzania. Należy zmodyfikować charakterystyki statyczne:

Inny stosowany opis to:

Rezystancja szeregowa diody - składa się na nią rezystancja obszarów neutralnych półprzewodnika, głównie bazy, rezystancja styków metal - półprzewodnik, oraz doprowadzeń metalowych. Największą wartość przyjmuje rezystancja półprzewodnika. Rezystancję szeregową należy uwzględnić w charakterystykach statycznych i modelu małosygnałowym:

Dla przypadku stałoprądowego: dla małego sygnału:

Procesy generacji i rekombinacji w warstwie zaporowej - w złączu idealnym założono, że w warstwie ładunku przestrzennego nie występuje generacja i rekombinacja. W rzeczywistości przy polaryzacji zaporowej duże znaczenie ma generacja nośników w warstwie zaporowej. Powstaje prąd generacyjny i_G , dla Si jest on znacznie większy niż I_S ( dla 300K i_G ≈ 10³ I_S ). Prąd generacyjny decyduje o prądzie wstecznym diody i zależy od napięcia tak jak szerokość warstwy zaporowej d(u). Zależy

też od koncentracji samoistnej n_i

!!
!!

Dla kierunku przewodzenia w obszarze bariery, część przelatujących nośników rekombinuje. Powstaje dodatkowa składowa prądu, tzw. prąd rekombinacyjny ( m należy <1;2>):

Składnik ten odgrywa dużą rolę przy małych napięciach polaryzujących złącze przewodząco (uA)

Przebicie złącza - zwiększanie napięcia wstecznego na diodzie (zwiększanie natężenia pola elektrycznego w warstwie bariery) powoduje wzrost prądu wstecznego. Przy pewnej wartości napięcia wstecznego niewielkie zmiany napięcia powodują znaczny wzrost prądu obszar (zakres) przebicia złącza.

• Zjawisko Zenera - ma miejsce w złączach o silnie domieszkowanej bazie, zachodzi przy natężeniu pola elektrycznego E≈10⁶V/ cm oraz małej grubości warsty opróżnionej (typowo poniżej 4V). Zachodzi bezpośrednie przechodzenie nośników, np. dziur z pasma podstawiowego w obszarze n do pasma przewodnictwa w obszarze p, przez barierę energetyczną, którą jest warstwa zaporowa. Jest to tzw. efekt tunelowy.

• zjawisko jonizacji zderzeniowej - występuje dla złącz słabiej domieszkowanych, zachodzi przy mniejszych natężeniach pola ale grubszych warstwach opróżnionych,( typowo zachodzi powyżej 10V). Dla odpowiednio dużego napięcia przechodzi w powielanie lawinowe.

i_W- prąd wsteczny w zakresie powielania lawinowego
i₀ - prąd przy braku powielania

M - współczynnik powielania lawinowego

U_Z - napięcie przebicia, przy którym prąd dąży do nieskończoności

η - należy od 2 do 6

Napięcie przebicia zależy od domieszkowania złącza. Dla przebicia lawinowego, dla złącz skokowych jest odwrotnie proporcjonalne do koncentracji domieszek w bazie diody, a dla złącza liniowego odwrotnie proporcjonalne do gradientu koncentracji domieszek.

---