skany002

4

1. CHARAKTERYSTYKI STAŁOPRĄDOWE DIODY P'N

- diody prostownicze.

1.1. Równanie diody

Parametry elektryczne diod półprzewodnikowych są określone rodzajem i strukturą krystaliczną materiału półprzewodnikowego oraz właściwościami złącza PN. Wielkość prądu diody i_D zależy od kierunku i wartości przyłożonego napięcia u_D (rys. 1.1).

Linia prosta aproksymująca duże prądy diody w kierunku przewodzenia dla u_h u,p>0 wyznacza napięcie zagięcia charakterystyki II_K (_K - knee), które pozwala rozróżnić materiał półprzewodnikowy: około 0,4 V dla Ge, 0.7 V dla Si i 1,6 VdlaGaAs.

100-■

[pA]

hi

Rys. 1.1. Charakterystyka napięciowo-prądowa krzemowej diody złączowej

Prąd w kierunku przewodzenia i_D"'ip przewyższa prąd rewersyjny i_R setki i tysiące razy - stąd należy pamiętać, • że skale prądowe na poglądowych charakterystykach diod dla obu kierunków są różne. Przy dużych napięciach ujemnych u_R=u_n< <0 bardzo szybko wzrasta prąd rewersyjny. Przy napięciu U_B obserwujemy przebicie elektryczne diody, które często kończy się jej zniszczeniem. W warunkach statycznych parametry charakterystyki w kierunku przewodzenia i rewersyjnym są mierzone oddzielnie,

Prąd diody rzeczywistej w kierunku przewodzenia jest zasadniczo sumą prądów dwóch modelowych diod: rekombinacyjnej i dyfuzyjnej

	^/ 'r^r>	>		^ ^UD ~^lD^rS	\
h) ^ GRO	e ^2L'^r	-1		e ^1>T	-1
	V	J		\	J

gdzie:

/_f;«o-zerowy prąd generacyjno-rekombinacyjny w obszarze złącza PN przy u_D u,.—>0, /„ - prąd rewersyjny nasycenia nośników mniejszościowych przy u,_y u_R■ 0, r_s - rezystancja szeregowa diody (głównie jej bazy),

IJ_T- potencjał elektrodynamiczny (l]_r=kT/q = 0,026 V przy 300 K),

iiirh^s - napięcie bezpośrednio na złączu, przeciwne napięciu dyfuzyjnemu i//_a.

Każda z tych diod staje się bardziej widoczna na charakterystyce diody rzeczywistej przedstawionej w półlogarytmicznym układzie współrzędnych (lni_a u_D) lub (log/_ft u_D) różnym nachyleniem charakterystyki (rys. 1.2). Przy bardzo uważnej analizie jej przebiegu można wyróżnić pięć zakresów w kierunku przewodzenia {u_d-Uf>0): małych prądów, rekombinacyjny, dyfuzyjny, dryftowy (przy wysokim poziomie iniekcji) i omowy, ora? ' zakresy w kierunku zaporowym {u_D =u_R<0): małych prądów, nasycenia i przebicia Jak widać z przebiegu charakterystyki ln/_D=f(w_D) i nachyleń prostyr¹-poszczególnych zakresach, udział prądu rekombinacyjnego jest decydu

/