Частотные свойства p-n-перехода.

При обратном напряжении носители обоих знаков находятся по обе стороны перехода, а в области самого перехода их очень мало. Переход представляет собой емкость, величина которой пропорциональна площади p - n -перехода, концентрации носителей заряда и диэлектрической проницаемости материала полупроводника. Эту емкость называют барьерной (Сб):

Сб= Qб/ Uобр.

где Qб- значение заряда;

Uобр – обратное напряжение на переходе.

При малом обратном напряжении носители зарядов противоположных знаков находятся на небольшом расстоянии друг от друга. При этом собственная емкость p-n - перехода велика. При увеличении обратного напряжения электроны все дальше отходят от дырок по обе стороны p - n -перехода и емкость p - n -перехода уменьшается. Переход можно использовать как емкость, управляемую величиной обратного напряжения.

При прямом напряжении p - n -переход обладает так называемой диффузионной емкостью Сд. Эта емкость обусловлена накоплением подвижных носителей заряда в p - и n -областях. При прямом напряжении носители заряда в большом количестве диффундируют через переход и, не успев рекомбинировать, накапливаются в p - и n -областях. Каждому значению прямого напряжения Uпр соответствует определенное значение заряда Qб, накопленного в области перехода. Поэтому:

Сд = Qд / Uпр.

Диффузионная емкость не оказывает существенного влияния на работу p - n -перехода, так как она всегда зашунтирована малым прямым сопротивлением диода. Наибольшее практическое значение имеет барьерная емкость.

22 Эквивалентные схемы p-n – перехода.

Эквивалентной называется схема, которая состоит из простых линейных элементов и наглядно представляет сущность процессов в замещаемой (реальной) системе.

Полная эквивалентная схема перехода имеет вид:

На рисунке применены обозначения:

R0- объемное сопротивление полупроводника;

Rнл- нелинейное сопротивление p-n перехода;

Cб- барьерная емкость;

Сд- диффузионная емкость;

Св, Lв- индуктивность и емкость выводов.

Полная эквивалентная схема в частных случаях может быть упрощена.

На низких частотах емкостное сопротивление очень велико и емкость можно не учитывать. Тогда при прямом напряжении остаются лишь сопротивления R0и Rnp (рис. а), а при обратном напряжении - только сопротивление Ro6p, так как R0<<Ro6p(рис. б).

На высоких частотах емкости имеют сравнительно небольшое сопротивление. Поэтому при прямом напряжении схема имеет вид (рис.с), а при обратном - рис.д).

Эквивалентная схема перехода при прямом смещении.

Прямую ветвь ВАХ для практических расчетов аппроксимируют ломаной линией (рис. а). Погрешность такой аппроксимации существенна лишь на начальном участке. Идеализированной характеристике соответствует простая схема (рис. б). Параметры rпри Eпрможно определить либо по справочным данным, либо по специально снятым ВАХ.

Формула для идеализированной характеристики проста:

I = (U - Eпр)/ rпр.

При обратном включении переход представляют в виде линейной эквивалентной схемы (рис.б). Описание тока имеет вид:

I = Iобр + U/rобр;

где Iобр - ток, получаемый путем экстраполяции ВАХ до пересечения с осью токов;

rобр - дифференциальное сопротивление, характеризующее “средний” наклон.

Параметры эквивалентной схемы определяют по справочным данным или путем измерений (рис. а).

Эквивалентная схема в САПР Micro-Cap

Эквивалентная схема p-n перехода состоит из:

идеального перехода, представленного в виде нелинейного зависимого источника тока I(V);

объемного сопротивления материала полупроводника RS;

сопротивления утечки RL;

суммарной емкости p-n перехода С.

При исследовании ВАХ и переходных характеристик в лабораторной работе изучить влияние следующих параметров эквивалентной схемы:

IS -ток насыщения при темпера-туре 27°С;

RS -объемное сопротивление;

TT -время переноса заряда;

CJO -барьерная емкость при нуле-вом смещении;

BV -напряжение обратного пробоя.

Дата добавления: 2015-07-25