1.1.5. Основные параметры диодов

1.1.5.1. Сопротивления диода

ВАХ полупроводникового диода представляет собой нелинейную зависимость между током и напряжением. В общем случае к диоду может быть приложено как постоянное напряжение, определяющее рабочую точку на его характеристике, так и переменное напряжение, амплитуда которого определяет траекторию рабочей точки. Поэтому для полупроводниковых диодов используются, кроме параметров приборов на постоянном токе также дифференциальные параметры - параметры прибора на переменном токе.

Дифференциальное сопротивление определяет изменение тока через диод при изменении напряжения вблизи некоторого значения , заданного рабочей точкой.

, (1.1.15)

где и - масштабы осей напряжения и тока

Ч

Рис. 1.1.8. Определение по ВАХ диода

исленно равно котангенсу угла наклона касательной к характеристике в рабочей точке (рис.1.1.8). Для идеализированного диода дифференциальное сопро-

противление находится из выражения:

(1.1.16)

При , сопротивление велико: от нескольких кОм до сотен МОм.

Статическое сопротивление численно равно отношению напряжения на элементе к протекающему через него току

. (1.1.17)

Это сопротивление равно котангенсу угла наклона прямой, проведенной из начала координат через заданную рабочую точку. В зависимости от того, на каком участке ВАХ расположена заданная рабочая точка, значение может быть меньше, равно или больше . Для реальных диодов, как правило, и .

1.1.5.2. Емкости диода

При работе на высоких частотах и в импульсных режимах начинает играть роль емкость диода , измеряемая между выводами диода при заданных значениях напряжения и частоты. Эта емкость включает емкость перехода , образованную диффузионной и зарядной (барьерной) емкостями, и емкость корпуса .

(1.1.18)

Диффузионная емкость возникает в приконтактном слое p-n-перехода за счет изменения количества диффундируемых дырок и электронов, т.е. за счет изменения заряда, вызванного изменением прямого напряжения. Зависимость от значения прямого тока имеет вид:

, (1.1.19)

где время жизни дырок в базе диода n-типа.

Диффузионная емкость будет тем больше, чем больше прямой ток через переход и чем больше время жизни неосновных носителей заряда для области базы диода. Из (1.1.19) следует, что при диффузионная емкость обращается в ноль.

Барьерная емкость возникает при обратном напряжении на переходе и обусловлена изменением в нем объемного заряда:

. (1.1.20)

Барьерная емкость зависит от площади запирающего слоя , относительной диэлектрической проницаемости , высоты потенциального барьера , толщины запирающего слоя и приложенного напряжения .

P-n-переход с барьерной емкостью используется как конденсатор переменной емкости. При обратном напряжении на его зажимах толщина запирающего слоя возрастает, емкость уменьшается; при прямом напряжении, наоборот, емкость резко возрастает и может достигать нескольких сотен пФ.