1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 53
Текст из файла (страница 53)
В соответствии с ростом этих токов увеличивается полный обратный ток, а прямая ветвь характеристикисдвигается влево и становится более крутой. Обратный токс увеличением температуры увеличивается на каждые 10°Спримерно в два раза в германиевых диодах и в два с половинойраза в кремниевых диодах.Температурная зависимость прямого тока объясняется какпроцессами в самом переходе (изменение токов [ 0, 1Й, 1 Г), таки изменением сопротивления базового слоя. Последнее обстоятельство об^йсняет увеличение крутизны характеристики с температурой. Обычно удельная проводимость полупроводника, из которого изготовлена база, с ростом температуры увеличивается;Р пс. 11-5.
Изменение вольт-амперных характеристик в зависимости от температуры .а — германиевого диода; б — кремниевого диода.снижается поэтому и падение напряжения на базе; омическийучасток становится более крутым.Для оценки температурной зависимости прямой ветви характеристики используется специальная величина е — температурный коэффициент напряж ения (Т К Н ):е=<И -26)показывающий изменение прямого напряжения А II за счет изменения температуры А Т = 1°С при некотором значении прямого тока.Температурный коэффициент напряжения как для кремниевых, так и для германиевых диодов 'составляет: е « —2 м В /° С.11-4.
О СН О В Н Ы Е П АРА М Е ТРЫ ДИ ОДОВВольт-амперная характеристика' полупроводникового диода(так же, как и вакуумного) представляет собой нелинейную зависимость между током и напряжением. В общем случае к диодуможет быть приложено как постоянное напряжение, определяющее рабочую точку на его характеристике, так и переменноенапряжение, амплитуда кото'рого определяет траекторию рабочей точки. Поэтому для полупроводниковых диодов, так же каки для электровакуумных электронных приборов, помимо параметров прибора на постоянном токе используют дифференциальные параметры — величины, характеризующие работу приборана переменном токе.Дифференциальное сопротивление(11-27)определяет изменение тока через диод при изменении напряжения вблизи некоторого значения £/, заданного рабочей точкой.I-------- Т пиоРис.
11-6. Определение параметров по вольт-амперной х а рактеристике.Рис. 11-7. Эквивалентная схемадиода с подключенным к немуисточником сигнала.Сопротивление гдиф численно равно котангенсу угла наклона касательной к характеристике в рабочей точке (рис. 11- 6 ).Для идеализированного диода сопротивление г^ф легко получитьдифференцированием ( 11- 22):д17кТ(11-28)Дифференциальное сопротивление зависит от тока или от приложенного к диоду напряжения. При £/ < 0 сопротивление гтфвелико: от нескольких десятков килоом до сотен мегаом.При подключении прямого напряжения дифференциальноесопротивление также зависит от тока и уменьшается с его ростом.Для реальных диодов гд„ф при прямом напряжении можно приближенно определить по формуле [24](11-29)которая получена из (11-28) при / ^ > / 0 и к Т ¡е = 0,020 В.Сопротивление по постоянному току.
Это сопротивление равноотношению постоянного напряжения, приложенного к диоду,и соответствующ ей величины постоянного тока:(11-30)Численно величина гд равна котангесу угла наклона прямой, соединяющей рабочую точку с началом координат (рис. 11- 6).Для идеализированного диодаVГя^обр(11-31)(eeU/hT —1)илик Т 1п ( / / / „ + 1 )(11-32)При прямом токе сопротивление по постоянному току обозначается как гпр. д, а при обратном токе — ^обр.дДля реальных диодов, как правило, гпр „ > гдиф и г0бР. д < гтф.Емкости диода. К основным параметрам следует отнести такжебарьерную и диффузионную емкости диода.
Емкости электроннодырочцого перехода были рассмотрены нами в § 10-6. Соотношения( 10- 66 ), ( 10 - 68 ) с достаточной точностью определяют эти емкостив полупроводниковом диоде и их зависимость от напряженияи тока соответственно:Для диода с толстой базой sechл^р0 и последнее выраже-ние упрощ ается к виду (10-69):Е мкости полупроводниковых диодов играют важную рольв случае использования диодов в импульсном режиме, а такжедля преобразования сигналов (детектирования, смешения и др.)высоких и сверхвысоких частот. В качестве параметра используется общ ая емкость диода Ся — емкость, измеренная междувыводами диода при заданных напряжении смещения и частоте.Значение СД включает не только емкости С<5ар и Сд, tío такжеи емкость корпуса прибора С к.11-5.
П Е Р Е Х О Д Н Ы Е П РО Ц ЕССЫ В П О Л У П РО В О Д Н И К О ВЫ ХДИОДАХВ ряде устройств, среди которых главное место занимаютвычислительные устройства, полупроводниковые диоды работаютв импульсном режиме. В этом режиме время, в течение котороготок или напряжение, подводимые к диоду, изменяются по величине или знаку, измеряется очень короткими интервалами, вплотьдо 10'10— 10-12 с. Практически можно считать, что к диоду подводятся стуиенчато-меняющиеся напряжение или ток, в зависимости от гвн внутреннего сопротивления источника сигнала.Очевидно, что при изменении подводимого к диоду напряженияс прямого на обратное должны измениться величина и направление тока через прибор. Эти изменения в реальном диоде не могутпроизойти мгновенно, так как они связаны с инерционнымипроцессами рассасывания заряда в базе инжектированных носителей и перезаряда емкости перехода.
Поэтому при ступенчатомизменении напряжения, подводимого к диоду, стационарное значение тока устанавливается в течение некоторого интервалавремени. Рассмотрим. эти процессы, которые называются п ер еходными _ или нестационарными , более подробно.Схема подключения источника сигнала к диоду показанана рис.
11-7, где диод представлен эквивалентной электрическойцепью, содержащей сопротивление перехода гп, объемное сопротивление базы Гб и шунтирующую цереход емкость Со ар. Совокупность этих элементов образует общее сопротивление диода £ д,которое в общем случае имеет комплексный характер: £ д = /? д ++ 1ХЛ.Есйи гвнЯ л, то источник сигнала следует рассматриватькак генератор тока, величина которого определяется сопротивлением гвн. При условии гвнД д источник сигнала представляетсобой генератор напряжения.В схему рис. 11-7 включен также измерительный низкоомныйрезистор гиЛД, на зажимах которого в точках б — в с помощьнэ.осциллографа можно получить временную диаграмму — осциллограмму тока диода: £д (<).
Осциллограмму напряжения на диодеможно получить, подключив осциллограф к точкам а и б.Рассмотрим осциллограммы напряжения на диоде мд (0 и токав цепи диода гд (I) для случаев подключения к диоду генераторов напряжения или тока применительно к режимам работыпри низком и высоком уровнях инжекции.На рис. 11-8 показаны осциллограммы прямоугольного импульса тока и ступенчатого напряжения, подводимых к диоду от генераторов тока и напряжения соответственно. Ниже показаныосциллограммы напряжения на диоде ия (г) и тока в диоде ¿д (¿)в предположении, что диод работает в режиме низкого уровняинжекции.В рассматриваемом случае (б1) число инжектируемыхв базу носителей относительно невелико.
П оэтому процессынакопления и рассасывания носителей в базе и эффект модуляции сопротивления базы играют лишь второстепенную роль.Основное влияние на характер установления токов и напряжетний оказывают процессы заряда и разряда барьерной емкостир -п перехода.П ри подаче импульса тока (рис. 11-8, а) в первый моментвремени.ток протекает главным образом через Сбар, поэтомунапряжение ия определяется падением напряжения на сопротивлении го. В этот же момент начинается заряд емкости Сбарчерез сопротивления гвн и гб и к напряжению на базе диода добавляется растущее со временем напряжение на емкости Сбар, а следовательно, и на переходе.В момент ¿2 выключения импульса тока напряжение сразуже уменьшается на величину ¿иГб, а затем наблюдаются разрядемкости Сбар через сопротивление га и соответственное уменьшениенапряжения ия по экспоненте.Рис.
11-8. П ереходны е процессы в диоде принизком уровн е инжекцни.а — импульс т о к а , питающ его диод; б — напряжениена диоде; о — ступенчатое напряжение, подводимоек д и оду; г — ток в диоде.Переходные процессы при подключении к диоду генераторанапряжения также объясняются перезарядом емкости Сбар. В момент t1 ток г'д ограничивается лишь сопротивлением гб.
По мерезаряда емкости Сбар растет напряжение на переходе и ток гд убывает по экспоненциальному закону, стремясь к некоторому стационарному значению.П ри резком переключении в момент г2 напряжения с прямого на обратное обратный ток через диод оказывается весьмасущественным; его величина снова определяется только сопротивлением Гб, так как напряжение на переходе (на емкости Сбар)мгновенно измениться не может. Лишь по мере перезаряда емкости Сбар напряжение на ней изменяется по экспоненциальномузакону, а ток гд стремится к стационарному значению.Н есколько иначе выглядят осциллограммы ия и гд в режимевы сокого уровня инжекции (61) (рис.
11-9). В этом случаедоминирующими становятся процессы накопления и рассасывания инжектированных в базу носителей.На рпс. 11-9 помимо осциллограмм токов и напряжений показаны также кривые изменения концентрации неосновных носителей в базе для различных моментов времени. В моментнапря-Рпс. 11-9. Переходные процессы в диоде при вы сокомуровне инжекцин.. п — импульс тока, питающего диод; б — напряж ение на диоде;а и е — кривые изменения концентрации н осителей в базе;гступенчатое напряжение, подводимое к д и од у ; д — токв диоде.жение ия определяется падением напряжения на сопротивлении гб + гп. Поскольку временем перезаряда емкости переходаможно пренебречь, напряжение на диоде в моментдостигаетид1, определяемого сопротивлениями г$ и гп, и в базу инжектируются дырки (кривая 1 на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
