(495)510-98-15
Меню
Главная »  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

характер. В случае обратного напряжения (U - Ub<iO) можно Hd учитывать достаточно малую величину е~~иь1Чт и тогда /а = 1ь =Ш

Учет дополнительных факторов, влияющих на вольт-амперную характеристику диода

В проведенном анализе, позволяющем главным образом объяс-] нить принцип действия полупроводникового диода, не учитывались некоторые факторы, отражающиеся на его реальной вольт-амперной характеристике.

На прямую ветвь вольт-амперной характеристики диода оказьг вает влияние объемное сопротивление слоев р-п-структуры (особенно при больших токах), увеличивающее падение напряжения AU а на диоде. В кремниевых диодах это влияние более значительно, чем в германиевых, так как из-за меньшей подвижности носителей заряда удель-] ное сопротивление кремния выше. С учетол падения напряжения в слоях в кремниевы) диодах при протекании прямого тока Д[Уа = = 0,8ч- 1,2 В, а в германиевых Д[Уа = 0,3-Ч- 0,6 В.

На обратную ветвь вольт-амперной харак-J теристики диода оказывают влияние т о утечки через поверхность р-га-перехода генерация носителей заряда, которая является причиной возможного про-Оба фактора приводят к тому, что обратная характеристики диода принимает вид, пока-j


Рис. 1.12 Обратная ветвь вольт-амперной характеристики реальных диодов

боя р-га-перехода. ветвь вольт-амперной занный на рис. 1.12.

Ток утечки связан линейной зависимостью с напряжением U ь^ Он создается различными загрязнениями на внешней поверхности р-я-структуры, что повышает поверхностную электрическую провор димость р-га-перехода и обратный ток через диод. Эта составляющая обратного тока обусловливает появление наклонного участка 1-% на характеристике диода (рис. 1.12).

Влияние генерации носителей заряда в /?-га-переходе обычно ска| зывается при повышенных обратных напряжениях. Оно проявля ется вначале в нарушении линейной зависимости изменения обратного тока от напряжения Vъ (участок 2-3), а затем в резком возрас тании обратного тока (участок 3-5), характеризующем пробой р-. п-перехода.

В зависимости от причин, вызывающих появление дополнитель ных носителей заряда в /?-га-переходе, различают электрический пробой и тепловой пробой. Электрический пробой, в свою очередь, может быть лавинным или туннельным. Раи-смотрим эти виды пробоя.



винный пробой обусловлен лавинным размножением елей в /?-я-переходе в результате ударной ионизации атомов Н0СИг>ыми носителями заряда. Он происходит следующим образом, н'основные носители заряда, поступающие в р-я-переход при дей-- ии обратного напряжения, ускоряются полем и при движении в СТВ сталкиваются с атомами кристаллической решетки. При соот-нем вуЮщей напряженности электрического поля носители заряда Впиобретают энергию, достаточную для отрыва валентных электронов. Пои этом образуются дополнительные пары носителей заряда - электроны и дырки, которые, ускоряясь полем, при столкновении с атомами также создают дополнительные носители заряда. Описанный процесс носит лавинный характер.

Лавинный пробой возникает в широких р-п-переходах, где при движении под действием электрического поля носители заряда, встречаясь с большим количеством атомов кристалла, в промежутке между столкновениями приобретают достаточную энергию для их ионизации.

В основе туннельного пробоя лежит непосредственный отрыв валентных электронов от атомов кристаллической решетки под действием сильного электрического поля. Образующиеся при этом дополнительные носители заряда (электроны и дырки) увеличивают обратный ток через р-я-переход. Туннельный пробой развивается в узких р-я-переходах, где при сравнительно небольшом обратном напряжении имеется высокая напряженность поля.

Лавинный и туннельный пробои сопровождаются появлением почти вертикального участка 3-4 на обратной ветви вольт-амперной характеристики (рис. 1.12). Причина этого заключается в том, что небольшое повышение напряжения на р-л-переходе вызывает более интенсивную генерацию в нем носителей заряда при лавинном или туннельном пробое.

Оба эти вида пробоя являются обратимыми процессами. Это означает, что они не приводят к повреждению диода и при снижении напряжения его свойства сохраняются.

Тепловой пробой возникает за счет интенсивной термогенерации носителей в /?-я-переходе при недопустимом повышении температуры. Процесс развивается лавинообразно и ввиду неоднородности /?-га~перехода обычно носит локальный характер. Лавинообразное развитие теплового пробоя обусловливается тем, что увеличение числа носителей заряда за счет повышения температуры вызывает увеличение обратного тока и, следовательно, еще больший Разогрев участка р-я-перехода. Процесс заканчивается расплавлением ого участка и выходом прибора из строя.

1епловой пробой может произойти в результате перегрева отдель-

о участка р-я-перехода вследствие протекания большого обратного Те а пРи„лавинном или туннельном пробое (участок 4-5 на рис. 1.12). п л°Б°й пробой здесь является следствием недопустимого Роя 1Щения обратного напряжения (перенапряжения). Велика ве-р-п-Ность наступления теплового пробоя при общем перегреве

Перехода ввиду ухудшения, например, условий теплоотвода.



В этом случае он может произойти при меньшем напряжении Uъ минуя стадии лавинного или туннельного пробоя.

Возможность теплового пробоя р-я-перехода учитывается указа нием в паспорте на прибор допустимого обратного напряжения UЬЯ0!\ и температурного диапазона работы. Величина допустимого обратного напряжения устанавливается с учетом исключения возможности! электрического пробоя и составляет (0,5ч- 0,8) Unp.

Емкости р-п-перехода

Емкость р-п-перехода равна сумме так называемых барьерной и§ диффузионной емкостей.

Барьерная (или зарядная) емкость характеризуется!] сосредоточением по обе стороны границы раздела р- и я-слоев объем ных зарядов, создаваемых ионами примесей. Физическим аналого: барьерной емкости приближенно может служить емкость плоскоп конденсатора.

Наличие барьерной емкости проявляется протеканием тока чере р-я-переход вследствие изменения объемных зарядов (а следовательно! ширины р-я-перехода) при изменении напряжения на переходе определяется соотношением Сб = dQIdU. Зарядная емкость возрастав' с уменьшением толщины р-я-перехода, т. е. при снижении обратное напряжения. Она выше при прямых напряжениях, чем при обратных] Величина барьерной емкости зависит от площади р-я-перехода и мо жет составлять десятки и сотни пикофарад. Зависимость барьерно; емкости р-я-перехода от обратного напряжения используется в в а р и к а п а х (параметрических диодах), применяемых в качеств' конденсаторов переменной емкости, управляемых напряжением.

В отличие от барьерной емкости, определяемой шириной облает] объемного заряда р-я-перехода, диффузионная ем к ост обусловливается изменением суммарных зарядов неравновесных элек] тронов и дырок соответственно слева и справа от р-я-перехода в р зультате изменения напряжения на нем (см. рис. 1.9, в). Так ка эти заряды создаются за счет диффузии (инжекции) носителей чере! р-я-переход, диффузионную емкость следует учитывать при прямо напряжении смещения. В несимметричных р-я-переходах, для кот рых рр > пп, диффузионная емкость определяется преимуществен суммарным зарядом неравновесных дырок в я-слое, величина кот рого изменяется при изменении прямого напряжения.

Величина диффузионной емкости зависит от протекающего через р-, переход прямого тока и может составлять сотни и тысячи пикофара, т. е. она существенно больше барьерной емкости. Таким образо! при прямых напряжениях смещения емкость р-п-перехода опред ляется в основном диффузионной емкостью, а при обратных напр жениях, когда диффузионная емкость равна нулю, - барьерно! емкостью.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.