4. Дифференциальные параметры диода и емкости диода

Дифференциальные параметры связывают между собой малые изменения вели­чин, определяющих работу диода. Ток в диоде является функцией двух независи­мых переменных — напряжения и и температуры Т, поэтому дифференциал тока, то есть его приращение, имеет две составляющих:

(*)

Частные производные перед дифференциалами независимых переменных и представляют собой дифференциальные параметры диода. Введем для них обо­значения:

1. Дифференциальная крутизна ВАХ (прямая проводимость), мА/В:

2. Дифференциальная температурная чувствительность тока диода, мА/⁰С:

Используя введенные обозначения, запишем соотношение (*) в следующем виде:

Если принять за независимые переменные ток и температуру Т, то дифференци­ал напряжения можно представить в виде

(**)

В этом случае для дифференциальных параметров вводят обозначения:

1. Дифференциальное сопротивление диода, Ом:

2. Дифференциальная температурная чувствительность напряжения диода, мВ/⁰С:

.

Используя введенные обозначения, запишем соотношение (**) в следующем виде:

Переходя от бесконечно малых приращений к конечным, дифференциальные па­раметры можно определить по вольт-амперным характеристикам диода, снятым для двух значений температуры (рис. 3.7).

При рассмотрении процессов в р-п-переходе было установлено, что в самом переходе и в областях, прилегающих к переходу, существуют электрические заряды, которые изменяются при изменении подводимого к переходу напря­жения. Такое изменение зарядов воспринимается внешней цепью как электри­ческая емкость.

Барьерная емкость характеризует изменение электрического заряда внут­ри перехода вследствие изменения его ширины при изменении внешнего напря­жения и:

Диффузионная емкость характеризует изменение избыточного заряда, накап­ливаемого в областях, прилегающих к р-п-переходу, при изменении подводимого к переходу напряжения:

5. Пробой диода.

Пробой диода - резкое увеличение обратного тока при некотором зна­чении обратного напряжения. Различают три вида пробоя: лавинный, туннель­ный и тепловой.

Туннельный пробой.

Туннельный пробой обусловлен туннельным эффектом, то есть «просачиванием» электронов сквозь тонкий потенциальный барьер. Он наблюдается в том случае, когда при подаче обратного напряжения возникает перекрытие энергетических зон (рис. 3.4), вследствие чего электроны могут переходить из валентной зоны р-области в зону проводимости п-области.

Для возникновения туннельных переходов необходимо, чтобы напряженность поля в переходе достигла определенной критической величины .

Эксперименталь­но установлено, что для германия , для кремния , что достижимо только в очень узких р-п-переходах, получаемых при высокой кон­центрации примеси.

Туннельный пробой с повышением температуры наступает при более низком об­ратном напряжении. Объясняется это тем, что с ростом температуры у полупро­водников уменьшается ширина запрещенной зоны, соответственно, уменьшается толщина р-п-перехода и возрастает напряженность поля в переходе, что увеличи­вает вероятность возникновения туннельного пробоя.