Laboratorium Elektroniki cz I 5

146

charakteryzowany za pomocą temperaturowego współczynnika względnych zmia_n napięcia przebicia p. Dla procesu przebicia Zenera współczynnik p przyjmuje warto, ści ujemne (P < 0), a wartości napięcia przebicia U_p można obliczyć z zależności (7.13).

Up = U_p(To)(1+P(T-To)]    (7.13)

W sytuacji przebicia lawinowego wartości tego współczynnika są dodatnie (P > 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 Ig(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 l_s rośnie, natomiast maleje wartość składnika wykładniczego. Tym samym następuje częściowa kompensacja wpływu temperatury, której wpływ na charakterystyk' prądowo-napięciowe przy pracy złącza w kierunku przewodzenia będzie mniejszy ni* 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:

¹ il

I dT

W_g-q-U

k-T²

m = 1

(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 q>B (7.16), którego wartość ulega obniżeniu wraz ze wzrostem temperatury.

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

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

I

T

U

^{Rys y} 7 Wpływ temperatury na charakterystyki prądowo-napięciowe złącza p-n przy polaryzacji w kierunku przewodzenia

^7,2.5. Diody prostownicze

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