
- •2. Последовательное соединение Определение последовательного соединения элементов
- •Формулы для расчета эквивалентного сопротивления при последовательном подключении элементов
- •Формула для расчета параллельного соединения сопротивлений
- •Формула для расчета параллельного соединения емкостей (конденсаторов)
- •Формула для расчета параллельного соединения индуктивностей
- •Пример свертывания параллельного сопротивления
- •Ток при параллельном соединении
- •Напряжение при параллельном соединении
- •Применение параллельного соединения
- •5. Прямая ветвь вах реального p-n перехода
- •Прямое включение диода. Прямой ток.
- •Обратное включение диода. Обратный ток.
- •6. Обратная ветвь вах реального p-n перехода
- •7. Классификация диодов] Типы диодов по назначению
- •Основные характеристики и параметры диодов
- •10. Стабилитроны Принцип действие стабилитрона
- •Основные параметры стабилитронов
- •Режим отсечки[править | править исходный текст]
- •Барьерный режим[править | править исходный текст]
- •Схемы включения[править | править исходный текст]
- •Основные параметры[править | править исходный текст]
- •Коэффициент передачи тока эмиттера биполярного транзистора в схеме с общей базой
- •Эксплуатационные параметры транзисторов
- •Классификация тиристоров
- •Принцип работы динистора.
- •Описание
- •Параметры и характеристики фотодиодов
- •Классификация
- •21. Дифференциатор на оу
- •23. Оптроны
- •Возможности и применение
- •Принцип работы lc-генераторов
- •Устройство и принцип действия
- •Структура усилителя[править | править исходный текст]
- •Каскады усиления
- •Режимы (классы) мощных усилительных каскадов
- •Классификация Аналоговые усилители и цифровые усилители
- •Виды усилителей по элементной базе
- •Виды усилителей по диапазону частот
- •Виды усилителей по полосе частот
- •Виды усилителей по типу нагрузки
- •Специальные виды усилителей
- •Некоторые функциональные виды усилителей
- •Усилители в качестве самостоятельных устройств Усилители звуковой частоты
5. Прямая ветвь вах реального p-n перехода
Под прямой ветвью ВАХ p-n перехода понимается зависимость прямого тока перехода от величины прямого напряжения: Iпр=f(Uпр), которая для идеального перехода описывается выражением
. (10)
Как показано на рис.9, прямая ветвь идеального p-n перехода должна быть экспоненциальной. На прямую ветвь ВАХ реального p-n перехода оказывают влияние ряд факторов, существенными из которых являются: материал полупроводника, используемый для изготовления p-n перехода; сопротивление базы p-n перехода; температура окружающей среды; степень легирования областей перехода.
Характеристика близка к экспоненциальной только в начале зависимости - участок ОА ВАХ, а далее рост тока при увеличении прямого напряжения замедляется и характеристика становится более пологой - участок АВ ВАХ. Этот участок характеристики называют омическим, поскольку здесь оказывает влияние объемное сопротивление базы rб p-n перехода. Ток, протекая через rб , создает падение напряжения:
.
При этом внешнее напряжение не полностью падает на p-n переходе, а распределяется между ним и слоем базы. С учетом этого уравнение реальной ВАХ принимает вид
. (11)
Объемное сопротивление базы находится по формуле
, (12)
где б - удельное электрическое сопротивление полупроводника области базы; Wб - ширина базы; S - площадь сечения базы.
Влияние объемного сопротивления базы на прямую ветвь ВАХ реального p-n перехода проявляется в виде смещения прямой ветви в сторону больших значений прямых напряжений. Поэтому, чем больше rб, тем положе идет прямая ветвь ВАХ реального p-n перехода, как и отмечено на рис.9. Как правило, p-n переходы с большими значениями rб выполняются для увеличения допустимого рабочего обратного напряжения на p-n переходе.
Даже при одинаковых условиях (одинаковая концентрация примесей; постоянная температура окружающей среды) ВАХ p-n переходов, выполненных из разных полупроводниковых материалов, отличаются. Главная причина этого - различное значение ширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов. Чтобы появился прямой ток, необходимо уменьшить величину потенциального барьера. Для этого на p-n переход нужно подать прямое напряжение, близкое к значению контактной разности потенциалов. В p-n переходе на основе германия к = (0,30,4) В, в p-n переходе на основе кремния к = (0,60,8) В, а в p-n переходе на основе арсенида галлия к = (1,01,2) В, поэтому прямая ветвь ВАХ кремниевого p-n перехода относительно германиевого смещается вправо на (0,30,5) В, а в p-n переходе на основе арсенида галлия это смещение ВАХ значительнее.
Рис.9. Прямая ветвь ВАХ p-n перехода: 1 – идеальный p-n переход; 2 – реальный p-n переход
С увеличением температуры окружающей среды растет прямой ток p-n перехода. Выражение для прямого тока можно записать в виде
.
Отсюда следует, что при увеличении температуры показатель степени экспоненты уменьшается, но ток Iо растет быстрее. Используя выражение для Iо, можно записать выражение для прямого тока в виде
. (13)
Влияние температуры на прямую ветвь ВАХ реального p-n перехода представлено на рис.10.
Для оценки влияния температуры вводится
т
емпературный
коэффициент напряжения прямой ветви,
под которым понимается величина,
показывающая на сколько изменится
прямое напряжение для получения одной
и той же величины прямого тока при
изменении температуры на 1 градус.
ТКНпр = Uпр / T = (Uпр2-Uпр1) / (T2-T1) - (13) мВ / С.
Iпр = const Iпр = Iпр1
Р
ис.10.
Влияние температуры на
прямую ветвь ВАХ p-n
перехода:
1 – Т1=+20С; 2 – Т2=+50С
Как видно, значение ТКН меньше нуля. Физическое объяснение этого факта сводится к следующему. При увеличении температуры уменьшается контактная разность потенциалов, энергия основных носителей заряда возрастает, соответственно растет диффузионная составляющая тока и прямой ток увеличивается.