Вольт-амперна характеристика діода
Властивостями p-n переходу визначаються всі найважливіші параметри і характеристики напівпровідникового діода. Реальна характеристика діода приведена на рис. 2.2.
Рисунок 2.2 – Вольт-амперні характеристики діода:
1 – при електричному пробої, 2 – при тепловому пробої
В області малих струмів теоретична і реальна характеристика співпадають. При великих прямих струмах та при великих зворотних напругах характеристики розходяться, що є наслідком ряду причин, неврахованих при теоретичному аналізі процесів в p-n переході. При великих прямих струмах стає значним падіння напруги на омічному розподіленому опорі бази діода і опору електродів. При цьому напруга на p-n переході буде меншою напруги, прикладеної до діода, в результаті реальна характеристика розміщується нижче теоретичної і є майже лінійною. Рівняння реальної вольт-амперної характеристики яка враховує це падіння напруги має вигляд
, (2.1)
де r – опір бази та електродів діода.
При збільшенні зворотньої напруги струм діода не залишається постійним, рівним струму екстракції I0, а повільно збільшується. Однією з причин росту зворотнього струму діода є термічна генерація носіїв в переході. Компоненту зворотнього струму через перехід, яка залежить від кількості генерованих в переході носіїв називають термострумом.
З підвищенням зворотної напруги внаслідок розширення переходу збільшується його об’єм, тому кількість носіїв, що генеруються в переході, зростає і термострум переходу зростає. Цей ефект проявляється укремнієвих діодів, які мають малий струм екстракції I0.
Другою причиною зростання зворотного струму діода є поверхнева провідність p-n переходу, зумовлена молекулярними та іонними плівками різного походження, що покривають зовнішню поверхню переходу. В сучасних діодах поверхня переходу обробляється і захищається від зовнішніх впливів, тому струм втечі завжди значно менший термоструму.
Порівнюючи вольт-амперні характеристики з Si та Ge діодів, слід відзначити, що кремнієві діоди мають значно меншу величину зворотного струму через більш низьку концентрацію неосновних носіїв. З цієї ж причини пряма гілка вольт-амперної характеристики у Si діодів йде значно нижче, ніж у Ge діодів (рис.2.3).
Рисунок 2.3 – Вольт-амперні характеристики Si та Ge діодів