Изучение полупроводникового диода. Лукьянов Г.Д. - 3 стр.

                                                        3

ных слоях увеличивается, поэтому уменьшается толщина p-n–перехода и его сопротивление. Таким образом , p- n – пере-
ход является нелинейным элементом, так как его сопротивление в одном направлении значительно больше, чем в дру-
гом.




          Рис.4. Потенциальные барьеры основных носителей заряда, например, для электронов , переходя-
          щих из n-области в p-область. Для не основных носителей (например, дырок в n-области) барьеры
          отсутствуют. Видно влияние внешнего поля на высоту барьера. Барьеры образуются конфигурацией
          дна зоны проводимости E c или потолка валентной зоны E v в p-n-переходе (см. рис.3)


   Теоретический расчет дает следующее выражение вольтамперной характеристики:

                                     ⎛ qU        ⎞ ⎡ ⎛ qeU k    ⎞⎤
                          I = A ⋅ exp⎜ − e k     ⎟ ⎢exp⎜ ±   − 1⎟⎥.                                             (2)
                                     ⎝ kT        ⎠ ⎣ ⎝ kT       ⎠⎦
   Знак “+” относится к пропускному направлению, а знак “–“ − к запорному. Величина тока насыщения зависит от кон-
центрации примесей и диффузионных констант. Так как отношение qe/kT при комнатной температуре составляет 25 мВ-1,
то при отрицательных напряжениях порядка 0,1÷0,2 В экспоненциальным членом в уравнении (9.2) можно пренебречь по
сравнению с единицей (е-4~0,02). Значение тока стремится к постоянной величине, равной току Is.
    При положительных напряжениях, превышающих 0,1 В, можно пренебречь единицей и считать, что прямой ток на-
                                                                       ⎛ q eU k ⎞
растает при увеличении прямого напряжения по экспоненте, т. е. I ~ exp⎜ -       ⎟ . Обратный ток реального полупро-
                                                                       ⎝ kT ⎠
водникового диода увеличивается при увеличении обратного напряжения за счёт появления дополнительных электронов
и дырок при нагревании p-n перехода протекающим через него током (см. рис.5).




                                Рис.5. Вольт-амперная характеристика p-n-перехода.

   При достаточно высоких значениях напряжения обратный ток резко возрастает, так как увеличивается концентрация
носителей под влиянием эффекта ударной ионизации атомов кристаллической решётки электронами, приобретающими
большие скорости в поле p-n перехода. Это соответствует разрушению выпрямляющего слоя, т. е. пробою перехода. С
повышением температуры окружающей среды концентрация не основных носителей тока экспоненциально растет, вызы-