Вольтамперная характеристика

Полупроводниковым диодом называют прибор, состоящий из одного р - n -перехода. Переходный слой между двумя областями полупроводника, одна из которых имеет электропроводность p -типа, а другая n -типа, называется р - n -переходом. Так как кон­центрация электронов в n -области больше, чем в р -области, электроны диффундируют из n -области в р -область. Аналогичным образом дырки диффундируют из р -области в n -область. По мере диффузии пограничный слой р -области обедняется дырками и в нем возникает отрицательный объемный заряд за счет иони­зированных атомов акцепторной примеси. Пограничный слой n -области обедняется электронами и в нем возникает положи­тельный объемный заряд за счет ионизированных атомов доно­ров. Область р - n -перехода, имеющая пониженную концентрацию основных носителей, называется запирающим слоем. За счет по­ложительного объемного заряда в пограничном слое n -области электрический потенциал этой области становится выше, чем по­тенциал р -области.

Между п и р-областями возникает разность потенциалов, ко­торая называется контактной. Поскольку электрическое поле р - n -перехода препятствует диффузии основных носителей в со­седнюю область, то считают, что между р и n -областями уста­новился потенциальный барьер.

При прямом включении р - n -перехода, когда «+» источника питания подается на область р, а «-» — на область п, потенци­альный барьер уменьшается. Вследствие этого, диффузия основных носителей через р - n -переход значительно облегчается иво внешней цепи возникает ток. При обратном включении р - n -перехода, когда «+» источника подается на область п, а «-» — на область р, потенциальный барьер возрастает. В этом случае переход основных носителей из одной области в другую затрудняется и уменьшается ток во внешней цепи. Зависимость тока, протекающего через р - n -переход, от приложенного к нему напряжения, называется вольтамперной характеристикой (ВАХ). Вольтамперная характеристика р - n -перехода (полупроводникового диода) представлена на рис. 1.

Рис. 1. Вольтамперная характеристика полупроводникового диода

К основным параметрам полупроводникового диода относятся:

- дифференциальное сопротивление

;

- статическое сопротивление (сопротивление постоянному току)

.

Эти параметры можно определить на вольтамперной характеристике диода (рис. 1) следующим образом:

,

,

где Uм и Iм - максимальные значения напряжения и тока.

Выражение ВАХ полупроводникового диода определяется плотностями носителей тока в р-п переходе и записывается для комнатных условий в удобной для инженерных расчетов форме [14, 15]:

U (I) = Iо[ (exp 38,6U) - 1], (1)

где Iо – обратный ток насыщения, обусловленный неосновными носителями тока.

Прямая ветвь ВАХ (рис.1) определяет основное свойство р-п перехода в диоде – его одностороннюю электропроводность, т. е.его выпрямительные свойства, что широко используется в выпрямителях переменного напряжения в постоянный разнообразной силовой и радиоэлектронной аппаратуры.

Выпрямитель – это устройство, предназначенное для преобразо­вания переменного напряжения в постоянное, основную функцию в которых выполняют выпрямительные диоды. Простейшие схемы выпрямителей, применяемых в устройствах ИИТ и электроники, рассмотрены в [16].

Дата добавления: 2015-12-07