Главная | Обратная связь

Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов

Вольт-амперные характеристики выпрямительных диодов аналогичны реальной характеристике р-n перехода. Объясним вначале физический ход, например, вольт-амперной характеристики кремниевого диода, показанной на рис. 3.5 сплошной линией. При напряжении внешнего источника, равном нулю U=0, р-n переход находится в равновесном состоянии, т.е. в термодинамическом равновесии и через него протекают равные и противоположно направленные токи I_диф и I_пров, поэтому I_р-n = I_диф - I_пров=0.

Рис. 3.5

При подаче прямого внешнего напряжения возникает электрическое поле источника, направленное навстречу диффузионному полю, при этом потенциальный барьер понижается, ширина и сопротивление р-n перехода уменьшается, однако при U_пр < U_ко потенциальный барьер ещё не скомпенсирован, поэтому препятствует (оказывает сопротивление) роста току, в результате прямой ток растет сравнительно медленно, по экспотенциальному закону (участок ОА).

При U_пр > U_ко потенциальный барьер оказывается скомпенсированным, т.е. сопротивление р-n перехода становится равным нулю, поэтому при дальнейшем увеличении прямого напряжения прямой ток возрастает линейно, подчиняясь закону Ома и ограничиваясь только величиной распределенного сопротивления области r_Б, т.е.

,

(участок АВ характеристики).

При некотором значении U_пр (точка В) прямой ток достигает такой величины, при корой наступает тепловой пробой р-n перехода (участок ВС).

При подаче обратного напряжения возникает поле источника, направленное согласно с диффузионным полем, поэтому потенциальный барьер повышается, ширина и сопротивление р-n перехода увеличивается, поэтому через р-n переход протекает очень небольшой обратный ток, увеличивающийся по мере увеличения обратного напряжения, главным образом за счет тока утечки по загрязнённой поверхности р-n перехода (участок ОД).

При достаточно высоком U_обр (точка Д) наступает электрический пробой, который может перерасти в тепловой.

Ход характеристики германиевого диода объясняется аналогично, она показана на рис. 3.5. пунктиром и имеет следующие отличия от вольт-амперной характеристики кремниевого-диода:

меньшее прямое падение напряжения при равных прямых токах (примерно в 1.5…2 раза);

большой обратный ток;

меньшую величину обратного напряжения пробоя.

Все перечисленные отличия являются следствием меньшей ширины запрещенной зоны W германия (0,72 эВ), по сравнению с кремнием (1.12 эВ), а следовательно, и меньшей величиной прямого и обратного сопротивлений.