Полупроводниковые диоды Устройство и классификация п/п диодов

П/п диод представляет собой несимметричный p-n-переход, к которому припаяны выводы. Вся система помещена в корпус, который может быть изготовлен из Ме, керамики или стекла. Обычно пластиныn-п/п служат базой, а слой высоколегированногоp-п/п служит эмиттером.

Получение p-n-перехода:

1. Сплавные (пластина n-п/п + таблетка акцепторного вещества, нагревают, расплавляют. В процессе остывания на границе п/п получают акцепторный кристаллический слой, насыщенный атомами акцептора). Выводы припаиваются к областиp-nи затем структура устанавливается в корпус.

2. Диффузионный (пластина n-п/п помещается в ёмкость, в которой имеются пары акцептора, и выдерживают определённое время. Атомы диффундируют вn-п/п и на поверхности образуется слой, обогащённый акцепторами; затем пластину разрезают на отдельные кристаллы).

3. Получение мезоструктур (в пластине протравливают каналы).

4. Планарный метод (на пластине создают защитный рисунок, затем проводят диффузию легирующего вещества).

При первом методе получается резкий p-n-переход, при остальных – плавный.

Вах диода

Физические процессы, рассмотренные в идеальном p-n-переходе, являются физическими процессами, протекающими в идеальном диоде. Но реально на физические процессы влияет целый ряд факторов, которые не учитываются при рассмотрении идеальногоp-n-перехода. Поэтому ВАХ реального диода отличается от ВАХ идеальногоp-n-перехода.

Обратная ветвь ВАХ

При анализе обратной ВАХ p-n-перехода мы считали, что обратный ток обусловлен только дрейфом неосновных носителей, т.е. тепловым токомI₀.

1. I₀ зависит от концентрации неосновных носителей, от интенсивности их генерации вблизи перехода, а также от подвижности, т.е. от типа материала п/п.I_0Ge >>I_0Si

2. I₀ зависит от площадиp-n-перехода (чем больше площадь, тем больше ток)

3. Обратный ток может включаться за счёт генерации пар зарядов в самом переходе I_д и за счёт процессов, происходящих на поверхности контакта п/пI_пов.I_дGeмал,I_дSiобусловлен преобладанием тепловой генерации пар зарядов над процессами рекомбинации, он большеI₀

4. Поверхностные явления образуют ток, величина которого сравнима в германиевых диодах с током I₀, в кремниевых – с токомI_д. Ток растёт пропорционально величине обратного напряжения, зависит от окружающей среды и от длительности работы диода.

I I

UI_пов U

I_пов

I₀

I₀

I_обр = I_пов + I₀

I_обр = I_пов + I₀

Ge Si

Прямая ветвь ВАХ

Теоретически прямой ток зависит от напряжения по экспоненциальному закону. Однако реально это не выполняется по ряду причин. Начальный участок прямой ВАХ для реального диода более пологий, чем идеальная характеристика. Причиной этого является тепловой ток в германиевом диоде и ток рекомбинации в переходе у кремниевых диодов (процессы рекомбинации преобладают над процессами генерации).

Вторая причина заключается в том, что сопротивление базы (омическое) равно:

W – длина базы

S – площадьp-n-перехода

Ранее мы учитывали, что всё внешнее напряжение прикладывается к ЗС. На самом деле при токе, большем 2 мА, весьма значительным оказывается падение напряжения на базе U_б. Поэтому крутой участок ВАХ диода практически линеен. Резкий рост прямого тока у германиевого диода наблюдается при меньшем напряжении, чем у кремниевого.

I

GeSi

U

Для анализа ВАХ иногда используют не зависимость I(U),aU(I).