Характеристики идеального диода на основе Характеристики идеального диода на основе p p ‑ ‑ n n перехода перехода ВАХ диода описывается выражением: ) 1 ( G V s e J J В состоянии равновесия суммарный ток равен нулю где Js - плотность тока насыщения 0 pD nE nD pE j j j j
19
Embed
Характеристики идеального диода на основе p ‑ n перехода
Характеристики идеального диода на основе p ‑ n перехода. ВАХ диода описывается выражением:. где J s - плотность тока насыщения. В состоянии равновесия суммарный ток равен нулю. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Характеристики идеального диода на основе Характеристики идеального диода на основе pp‑‑nn перехода перехода
ВАХ диода описывается выражением:
)1( GVs eJJ
В состоянии равновесия суммарныйток равен нулю
где Js - плотность тока насыщения
0pDnEnDpE jjjj
В реальных выпрямительных диодах на основе p‑n перехода при анализе вольт‑амперных характеристик необходимо учитывать влияние генерационно-рекомбинационных процессов в обедненной области p‑n перехода и падение напряжения на омическом сопротивлении базы p‑n перехода при протекании тока через диод.
Доминирующим механизмом генерационно-рекомбинационного процесса является механизм Шокли – Рида.
Выражение для темпа генерации (рекомбинации) имеет вид:
γn, γp – вероятности захвата электронов и дырок на рекомбинационный уровень;
Nt – концентрация рекомбинационных уровней;
n, p – концентрации неравновесных носителей;
n1, p1 – концентрации равновесных носителей в разрешенных зонах при условии, что рекомбинационный уровень совпадает с уровнем Ферми.
n p t 1 1
n 1 p 1
( )
( ) ( )
N pn p ndn
dt n n p p
Диод при подключении обратного напряженияДиод при подключении обратного напряжения
Величина произведения концентрации равновесных носителей p1·n1 будет равна квадрату собственной концентрации: ,
а также p<p1, n<n1.
Учитывая, что получаем:
211 innp
010111 , enpenn ii
inee
N
dt
dn0101
pn
tpn
Генерационный ток:
Тепловой ток:
e
iген
WqnJ
Ap
ip
N
nqLJ
2
0
in
Dген
nL
WN
J
J
0
Вклад генерационного тока Вклад генерационного тока JJген в ген в обратный ток обратный ток pp‑‑nn перехода перехода..
Диод под прямым напряжениемДиод под прямым напряжением..
Рекомбинационный ток:
Полный ток диода при прямом смещении будет складываться из диффузионной и рекомбинационной компонент:
Прямой ток диода можно аппроксимировать экспоненциальной зависимостью типа:
2t
Dp
2p
2
U
iUi enN
qWe
N
nqLJ
.
2tрек 2
U
ienNqW
J
n
U
eJ
~при n = 1 ток диффузионныйпри n = 2 ток рекомбинационный
Дифференциальное сопротивление:
Сопротивление по постоянному току:
Коэффициент выпрямления идеального диода: 1
1G
G
V
V
e
e
J
JK
D0 ( 1)U
U UR
I I e
)( sD IIq
kT
dI
dUr
Физические процессы в базеФизические процессы в базе..
Сопротивление базы rб:
где –удельное сопротивление,
l – длина базы, S – площадь
поперечного сечения диода.
Критерий вырождения - состояние диода, при котором
дифференциальное
сопротивление диода станет
равно либо меньше омического
сопротивления базы диода:
S
lr б
бТ
1
диф rIdU
dIr
Изменение ВАХ с ростом температурыИзменение ВАХ с ростом температуры..
Для оценки температурной зависимости прямой ветви характеристики используется специальная величина
температурный коэффициент напряжения, показывающий изменение прямого напряжения за счёт изменения температуры на один градус при постоянном значении прямого тока.
полупроводнико-вый диод, ВАХ которого имеет область резкой зависимости тока от напряжения на обратном участке.
Стабилитpоны изготавливаются на основе n-кpемния. Выбор материалов обусловлен отличительными особенностями кpемниевых диодов:
малым обpатным током, pезким пеpеходом в область лавинного
или тунельного пpобоя пpи незначительных изменениях обpатного напpяжения,
высоким значением допустимой темпеpатуpы пеpехода.
Принцип использования стабилитрона.Принцип использования стабилитрона.
Основное назначение стабилитрона – стабилизация напряжения на нагрузке,
при изменяющемся напряжении во внешней цепи.
Характеристики стабилитрона:Характеристики стабилитрона:
Напряжение стабилизации Максимальный и минимальный ток
стабилизации
Дифференциальное сопротивление
Статистическое сопротивление
В том случае, если энергия Ферми в n и p полупроводниках совпадает или находится на расстоянии ±kT/q от дна зоны проводимости или вершин валентной зоны, ВАХ при обратном смещении будут такими же как у туннельного диода, а при прямом смещении туннельная компонента ВАХ будет полностью отсутствовать.
Обращенный диод – это туннельный диод без участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением.