Модель p-n перехода.

Анализ ВАХ p-n перехода позволяет рассматривать его, как нелинейный элемент, сопротивление которого R_п изменяется в зависимости от величины и полярности приложенного U. Модель реального перехода приведена на Рис. 16.

Здесь Rп - управляемое сопротивление перехода;

R - неуправляемые сопротивления контактов;

С_б и С_диф – барьерные и диффузионные емкости.

Наличие у реальных p-n переходов сопротивлений и контактов R сказывается на виде ВАХ в области U_пр, а именно характеристика располагается ниже, по сравнению с идеализированным p-n переходом (область 5 на рис 14).

II. П/п диоды.

Общие сведения.

П/п называется электропреобразовательный прибор, который, как правило, содержит 1 или несколько p-n переходов и 2 выхода для подключения внешней цепи.

Устройство

Диод представляет собой кристалл п/п в котором одним из технологических методов выполнен p-n переход. (Рис. 17).

Одна из областей p-n структуры, называемая эмиттером, имеет большую концентрацию неосновных носителей, чем другая область, называемая базой. База и эмиттер с помощью электрода Э соединяются с металлическими выводами В.

Классификация.

Производится по различным признакам.

По виду электрического перехода:

1) Точечный;

2) Плоскостной.

По физическим процессам в переходе:

1) Туннельный;

2) Лавинно-пролетный и др.

По характеру преобразования энергии сигнала:

1) Светодиод;

2) Фотодиод и др.

По методу изготовления электрического перехода:

1) Сплавные;

2) Диффузионные;

3) Эпитаксиальные (наращивание слоев) и др.

По назначению:

1) Выпрямительные;

2) Импульсные;

3) Стабилитроны;

4) Варикапы и др.

По диапазоны рабочих частот:

1) Низкочастотные;

2) Высокочастотные;

3) СВЧ;

4) Диоды оптического диапазона.

По исходному материалу:

1) Германиевые;

2) Кремниевые;

3) Селеновые;

4) Арсенид-Галиевые.

Системы обозначений.

П/п диоды, как и другие п/п приборы обозначаются буквенно-цифровым кодом.

Первый элемент обозначения - буква или цифра, означающая исходный п/п материал:

1) Ge – Г или 1;

2) Si – К или 2;

3) Соединения галлия – А или 3.

Второй элемент обозначения:

Буква, определяющая класс прибора:

1) Д –выпрямительные;

2) В – варикапы;

3) С – стабилитроны;

4) Л –­­ светодиоды.

Третий элемент обозначения: – однозначный элемент (1-9) определяющий диапазон основных параметров прибора (мощность, частота, ток и т. д.).

4 и 5 элемент обозначения: двузначное число от 01 до 99, обозначающее номер разработки.

6 элемент обозначения: – буквы русского алфавита (а-я), означающие деление технологического типа на параметрические группы.

Пример:

КД202Р кремниевый выпрямительный диод средней мощности, № разработки 02 U_{обр макс} = 600 В.

Статическая ВАХ (Рис 18).

Масштаб для обратной ветви более растянутый по току и сжатый по напряжению по сравнению с прямой ветвью. В области малых токов реальные и теоритические ВАХ совпадают, но при больших токах расходятся. В области больших U_пр реальная ВАХ ниже теоретической, т к напряжение на p-n переходе будет меньше приложенного за счет:

1) Падения напряжения на распределенном сопротивлении базы диода;

2) Падения напряжения на сопротивлениях электронов и выводов.

В этом случае:

R_б- электрическое сопротивление базы электронов и выводов диодов.

С увеличением U_обр, I_обр не равно току экстракции I_{обр нас}, а медленно увеличивается за счет:

1) Термотока перехода I_т;

2) Токоутечки по поверхности I_у.

I_т обусловлен термической генерацией носителей заряда, которой с увеличением U_обр растет за счет расширения перехода.

I_у вызвана наличием молекулярных и ионных пленок на наружной поверхности перехода.

В итоге:

На рис. 19 приведены ВАХи кремниевого (Si) и германиевого (Ge) диодов.

Поскольку кремниевые диоды имеют существенно меньшую концентрацию неосновных носителей, то у них и обратный ток меньше, чем у германиевых, а I_пр больше у германиевых, за счет меньшей ширины запрещенной зоны DЕ.