Полупроводниковые диоды - Исследование полупроводниковых диодов
Полупроводниковый прибор с одним р-n-переходом, имеющий два омических вывода, называют полупроводниковым диодом (рис.1.4). Одна из областей р-n-структуры (), называемая эмиттером, имеет большую концентрацию основных носителей заряда, чем другая область, называемая базой.
Статическая вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода изображена на рис.1.4. Здесь же пунктиром показана теоретическая ВАХ электронно-дырочного перехода, определяемая соотношением
Где Iо -- обратный ток насыщения (ток экстракции, обусловленный неосновными носителями заряда; значение его очень мало); U -- напряжение на p-n-переходе; -- температурный потенциал (k -- постоянная Больцмана, Т -- температура, е -- заряд электрона); m -- поправочный коэффициент: m = 1 для германиевых р-n-переходов и m = 2 для кремниевых p-n-переходов при малом токе).
Кремниевые диоды имеют существенно меньшее значение обратного тока по сравнению с германиевыми, вследствие более низкой концентрации неосновных носителей заряда. Обратная ветвь ВАХ у кремниевых диодов при данном масштабе практически сливается с осью абсцисс. Прямая ветвь ВАХ у кремниевых диодов расположена значительно правее, чем у германиевых.
Если через германиевый диод протекает постоянный ток, при изменении температуры падение напряжения на диоде изменяется приблизительно на 2,5 мВ/°С:
DU/dT= -2,5 В/°С. (1.5)
Для диодов в интегральном исполнении dU/dT составляет от --1,5 мВ/°С в нормальном режиме до --2 мВ/°С в режиме микротоков.
Максимально допустимое увеличение обратного тока диода определяет максимально допустимую температуру диода, которая составляет 80 - 100 °С для германиевых диодов и 150 - 200 °С для кремниевых.
Минимально допустимая температура диода лежит в пределах -(60 - 70)°С.
Дифференциальным сопротивлением диода называют отношение приращения напряжения на диоде к вызванному им приращению тока:
Отсюда следует, что для p-n-перехода
Побой диода. При обратном напряжении диода свыше определенного критического значения наблюдается резкий рост обратного тока (рис. 1.5). Это явление называют пробоем диода. Пробой диода возникает либо в результате воздействия сильного электрического поля в р-n-переходе (рис.1.5, кривая 1 и 2). Такой пробой называется электрическим. Он может быть туннельным - кривая 2 или лавинным - кривая 1. Либо пробой возникает в результате разогрева p-n-перехода при протекании тока большого значения и при недостаточном теплоотводе, необеспечивающем устойчивость теплового режима перехода (рис. 1.5, кривая 3). Такой пробой называется тепловым пробоем. Электрический пробой обратим, т. е. он не приводит к повреждению диода, и при снижении обратного напряжения свойства диода сохраняются. Тепловой пробой является необратимым. Нормальная работа диода в качестве элемента односторонней проводимостью возможна лишь в режимах, когда обратное напряжение не превышает пробивного значения Uо6р mах.
Значение допустимого обратного напряжения устанавливается с учетом исключения возможности электрического пробоя и составляет (0,5 - 0,8) Uпроб.
Емкости диода. Принято говорить об общей емкости диода Сд, измеренной между выводами диода при заданном напряжении смещения и частоте. Общая емкость диода равна сумме барьерной емкости С6 , диффузионной емкости Сдиф и емкости корпуса прибора Ск (рис.1.6).
Барьерная (зарядная) емкость обусловлена нескомпенсированным объемным зарядом ионов примесей, сосредоточенными по обе стороны от границы р-n-перехода.
Модельным аналогом барьерной емкости может служить емкость плоского конденсатора, обкладками которого являются р - и n-области, а диэлектриком служит р-n-переход, практически не имеющий подвижных зарядов. Значение барьерной емкости колеблется от десятков до сотен пикофарад; изменение этой емкости при изменении напряжения может достигать десятикратной величины.
Диффузионная емкость. Изменение величины объемного заряда неравновесных электронов и дырок, вызванное изменением прямого тока, можно рассматривать как следствие наличия так называемой диффузионной емкости, которая включена параллельно барьерной емкости.
Значения диффузионной емкости могут иметь порядок от сотен до тысяч пикофарад. Поэтому при прямом напряжении емкость р-n-перехода определяется преимущественно диффузионной емкостью, а при обратном напряжении - барьерной емкостью. Схема замещения полупроводникового диода изображена на рис. 1.6. Здесь Сд - общая емкость диода, зависящая от режима; Rn - сопротивление перехода, значение которого определяют с помощью статической ВАХ диода (Rn = U/I); rб - распределенное электрическое сопротивление базы диода и выводов.
Иногда схему замещения дополняют емкостью между выводами диода СВ, емкостями Свх и Свых (показаны пунктиром) и индуктивностью выводов LВ.
Похожие статьи
-
Типы полупроводниковых диодов - Исследование полупроводниковых диодов
Выпрямительные Диоды используют для выпрямления переменных токов частотой 50 Гц - 100 кГц. В них используется главное свойство p-n-перехода -...
-
Р-n переход при внешнем напряжении, приложенном к нему - Исследование полупроводниковых диодов
Внешнее напряжение нарушает динамическое равновесие токов в p-n-переходе. P-n-переход переходит в неравновесное состояние. В зависимости от полярности...
-
Подготовка прибора к работе После включения, пятиминутного прогрева и проверки работоспособности прибора поставьте переключатель ДИОД-ТРАНЗИСТОР в...
-
Полупроводниковые диоды характеризуются следующими параметрами: максимальные допустимые значения тока и напряжения, при котором наступает тепловой или...
-
Полупроводниковый резистор - это полупроводниковый прибор с двумя выводами, построенный на полупроводнике, равномерно легированном примесями. В...
-
Для целенаправленного изменения свойств полупроводники легируют, т. е. вводят в небольшом количестве атомы примесей, позволяющие управлять типом...
-
Физические процессы в р-n-переходе Основным элементом большинства полупроводниковых приборов является электронно-дырочный переход (р-n-переход),...
-
Оптоэлектронные полупроводниковые приборы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Оптоэлектроника - область электроники, занимающаяся вопросами преобразования оптических сигналов в электрические и наоборот. Новое направление в...
-
Физика полупроводниковых структур - Основы микроэлектроники
В полупроводниках существует два основных механизма переноса носителей заряда: 1) Диффузия - направленное перемещение носителей заряда в кристалле в...
-
Элементы полупроводниковых ИМС на биполярных транзисторах
Элементы полупроводниковых ИМС на биполярных транзисторах Транзисторы типа п-р-п. Биполярный транзистор типа п-р-п является основным схемным элементом...
-
Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться...
-
Электробезопасность Электричество широко применяется во всех отраслях народного хозяйства, в быту, в медицине и т. д. Поэтому вопросам...
-
Амплитудный детектор на диоде Классическая схема "последовательного" детектора дана на рисунке (собственно, это однополупериодный выпрямитель). Если...
-
Опасным производственным фактором называется такой производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях ведет к травме...
-
В состав лабораторной установки входят: - аналоговая вычислительная машина МН-10, на лицевой панели которой набрана электронная модель следящей системы;...
-
Устройство и принцип действия биполярного транзистора - Полупроводниковые приборы, транзисторы
В отличие от полупроводниковых диодов биполярные транзисторы имеют два электронно - дырочных перехода. Основанием прибора служит пластина полупроводника,...
-
В основе развития этого класса методов лежит утверждение, что анализ речи, основанный на модели слуха человека, будет более успешным, чем анализ,...
-
Микросхема диэлектрический биполярный полупроводниковый Полупроводниковая ИС - это микросхема, которая представляет собой кристалл полупроводника, в...
-
На втором этапе измерений речи артикуляционным методом проводится цикл измерений. Цикл измерений включает в себя результат приема всех аудиторов от всех...
-
Полупроводниковые твердые схемы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Твердые схемы представляют собой устройства, состоящие из кристаллов полупроводника, выполняющих функции активных и пассивных элементов схемы без внешних...
-
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПАМЯТИ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Полупроводниковая память имеет большое число характеристик и параметров, которые необходимо учитывать при проектировании систем: 1. Емкость памяти...
-
Экспериментальное исследование характеристик устройства - Разработка схем кодера PAL
Целью проведения экспериментального исследование было снятие временных характеристик следующих функциональных узлов цифрового кодера PAL: генератора...
-
Расчет магнитопровода, 7 Экспериментальное исследование магнетрона - Многорезонаторный магнетрон
Совместно с представителями предприятия ООО "Магнитные системы" проведена оптимизация конструкции магнитопровода с помощью современной программы "BEMS"....
-
К методам этого типа относятся, прежде всего, класс методов обработки зашумленных речевых сигналов, которые используют квазипериодичность речевого...
-
Понятие маневра и его классификация Маневром называется существенное изменение скорости и (или) направления движения ТС (например, торможение, остановка,...
-
Так как входное напряжение дано в сложном виде, то рассмотрим два промежутка времени: первый от до в течении которого действует напряжение вида , (22) И...
-
Передаточной функцией называется отношение изображения по Лапласу выходной функции (в данной курсовой работе ) к изображению по Лапласу входной функции...
-
Составление выражения для операторного изображения искомой функции Рис. 7 Схема замещения для операторного метода При составлении операторной схемы все...
-
Расчет токов и напряжений до коммутации. Докоммутационная схема приведена на рис. 2. Рис. 2 Докоммутационная схема Расчет токов и напряжений в момент...
-
Понятие маневра и его классификация Маневром называется существенное изменение скорости и (или) направления движения ТС (например, торможение, остановка,...
-
В настоящей главе анализируются особенности, свойства и характеристики речевых сигналов. Виды шумов акустических помех и искажений, а так же особенности...
-
Введение - Разработка и исследование алгоритма очистки речевого сигнала
Алгоритм очистка речевой сигнал Записанный или передаваемый по проводным или радиоканалам с помощью различных технических средств, звуковой, в частности,...
-
Понятие интенсивности транспортного потока Интенсивность движения - количество ТС, которые прошли в обоих направлениях через сечение дороги за единицу...
-
Понятие интенсивности транспортного потока Интенсивность движения - количество ТС, которые прошли в обоих направлениях через сечение дороги за единицу...
-
Переключательные полупроводниковые приборы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
К переключательным полупроводниковым приборам относятся тиристоры, однопереходные и лавинные транзисторы. Тиристоры - это многослойные переключающие...
-
Постоянные кризисы, которые могут длиться месяцами или годами, несмотря на усилия по их приостановке. Сюда, к примеру, подпадают слухи. Исследователи...
-
Размер расходов на материалы при восстановительном ремонте транспортного средства рассчитывается по следующей формуле: , Где: - расходы на материалы при...
-
В соответствии с п. п. 4.4.3 Методических рекомендаций для судебных экспертов "Исследование автомототранспортных средств в целях определения стоимости...
-
Второй эксперимент проводился аналогично первому, только фиксировалось допустимое вносимое затухание в линию в зависимости от скорости передаваемой...
-
В эксперименте требовалось определить стабильность оптического излучения приемо-передающего модуля при изменении температуры окружающей среды....
Полупроводниковые диоды - Исследование полупроводниковых диодов