Главная | Обратная связь

Влияние температуры и проникающей радиации на характеристики и параметры диодов

На характеристики и параметры полупроводниковых диодов сильное влияние оказывает температура окружающей среды. С увеличением температуры интенсивнее становится процесс терморегуляции пар носителей (увеличивается собственная проводимость полупроводника), что приводит к увеличению очень незначительно, т.к. определяется в основном примесной проводимостью, поэтому прямая ветвь, вольт-амперной характеристики диода незначительно смещается влево (или вверх) и становится более крутой. На рис. 3.6 для сравнения показаны характеристики германиевого (рис 3.6а) и кремниевого (рис 3.6б) диодов, имеющих одинаковую конструкцию.

Рис. 3.6

В инженерной практике для приблизительной оценки считают, что с увеличением температуры обратный ток германиевых диодов возрастает в два раза, а кремниевых - в два с половиной раза с увеличением температуры на каждые 10 ⁰ С. Поэтому обратная ветвь вольт-амперных характеристик, особенно германиевых диодов, у которых большой начальный ток резко смещается вниз.

Напряжение обратного пробоя у германиевых диодов с повышением температуры окружающей среды уменьшается. Это объясняется тем, что пробой у них, как правило, бывает тепловым (потому что велик обратный ток, разогревающий р-n переход). Поэтому с повышением температуры уменьшается величина мощности, отдаваемая р-n переходом в пространство, температура перехода повышается, в результате уменьшается напряжение теплового пробоя ( Р_макс = I_обрU_обр).

Напряжение же пробоя кремниевых диодов с повышением температуры увеличивается, поскольку главную роль у них играет не тепловой, а лавинный пробой. Так как с повышением температуры уменьшается длина свободного пробега носителей заряда (свободному пробегу носителей препятствует хаотическое движение), то для возникновения лавинного пробоя необходимо увеличить напряжение поля, а следовательно, и обратное напряжение для того, чтобы электрон на меньшем пути приобрёл энергию, достаточную для ионизации.

Увеличение прямого и обратного токов с увеличением температуры приводит к увеличению крутизны вольт-амперной характеристики диода и уменьшению его дифференциального сопротивления.

На характеристики и параметры полупроводниковых диодов существенное влияние оказывает также проникающая радиация.

Изменение свойств полупроводниковых диодов при радиоактивном облучении носят временный и постоянный характер. Временные изменения обусловлены ионизацией атомов, а постоянные (остаточные) – превращениями и перемещениями атомов в элементах конструкции приборов. В результате изменяется величина, а иногда и тип проводимости, увеличиваются прямые и особенно обратные токи р-n перехода.

Устойчивые остаточные изменения в полупроводниковых диодах возникают при действии нейтральных потоков порядка 10¹¹…10¹³ нейтрон/см², при потоках 10¹³…10¹⁵ нейтрон/см², происходит полная потеря работоспособности диодов.

Воздействие - излучения вызывает, главным образом, временные изменения свойств диодов. При этом в момент действия потоков - излучения с уровнем порядка 10⁶…10⁸ р/с происходит резкое уменьшение обратных сопротивлений р-n переходов и они теряют свои выпрямительные свойства.

Восстановление выпрямительных свойств р-n переходов происходит в течении 50…300 мс после прекращения действия - лучей в зависимости от интенсивности радиации и типа прибора.