Р-п переход. Вольтамперная характеристика. Диод

Блок

p-n-переход

Контакт двух материалов- p-n-переход – стал основой конструкции многих полупроводниковых конструкций. В p-материале основными носителями являются положительные заряды(дырки), в n-материале – электроны. В p-материале есть отрицательные заряды, но в меньшей концентрации (неосновные носители), в n-материале неосновными носителями будут дырки. Транзисторы изготавливаются на базе германия и кремния.

Кт 315 –кремниевый транзистор (цифра означает марку).

Существуют два способа соединения p и n-проводников:

• сплавной,
• диффузионный.

Рис.27.1.

Потенциальный барьер (контактная разница потенциалов) (рис.27.1) для германия будет 0,3-0,5В, для кремния 0,6 – 0,8В.

Условное обозначение диода на рис.27.2

Рис.27.2.

Напряжение может быть подано на диод двумя способами (рис. 27.3).

а) б)

Рис.27.3.

В случае а) потенциальный барьер станет меньше и через диод будет протекать прямой ток (рис.27.4).

а) б)

Рис.27.4.

В случае б) барьер увеличится и через диод протекает обратный ток (рис.27.5).

а) б)

Рис.27.5.

Прямой и обратный ток и определяются суммами токов основных и неосновных носителей, ток основных носителей называется током диффузии, ток неосновных носителей – дрейфовым.

Теоретическая вольтамперная характеристика p-n-перехода определяется выражением .

Экспериментальная ВАХ представлена на рис.27.6.

Рис.27.6.

Причинами увеличения обратного тока являются два фактора:

· образование лавины,

· возникновение «туннельного» эффекта.

Это все электрические пробои. Лавина есть результат ударной ионизации. Практически возникает в широких p-n-переходах. «Туннельный» эффект связан с непосредственным отрывом носителей от кристаллической решетки и проявляется в узких p-n-переходах.

Характеристики лавинного и туннельного диодов представлены на рис.27.7.

Лавинный диод Туннельный диод

Вольтамперные характеристики (ВАХ)

Статическими называют характеристики, в которых каждая точка дает значения постоянного напряжения при соответствующем значении постоянного тока. Из них определяются статическое сопротивление и статическая проводимость нелинейного элемента:

и .

Динамическими называют характеристики, дающие связь между напряжением и током при достаточно быстрых изменениях тока. Они могут отличаться от статических характеристик, например, вследствие тепловой инерции и других причин. Из них определяются динамические сопротивление и проводимость нелинейного элемента:

и .

При достаточно медленном изменении напряжения и тока динамические характеристики совпадают со статическими. Определенные из статических характеристик сопротивления и проводимости в виде производных du/di или di/du называют дифференциальными. Обозначим их через r_d и g_d.

ВАХ можно разделить на следующие виды:

1. Монотонная ВАХ (рис.15.1,а), для которой точки напряжения связаны однозначно.

2. Управляемая током ВАХ (рис.15.1,б), для которой при -∞≤i≤+∞ напряжения определяются однозначно, но при заданном u токи неоднозначны.

3. Управляемая напряжением ВАХ (рис.15.1,в), для которой при -∞≤u≤+∞ напряжения однозначно определяют токи, но при заданном токе напряжения неоднозначны.

4. Неуправляемая ВАХ (рис.15.1,г), для которой многозначны токи и напряжения.

Дио́д (от др.-греч. δις^[1] — два и -од^[2] означающего путь) — двухэлектродный электронный прибор, обладающий различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключаемый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключаемый к отрицательному полюсу — катодом

Поиск по сайту: