19. Вольт-резистивная характеристика p-n-перехода.

Анализ ВАХ p-n-перехода позволяет рассматривать его как нелинейный элемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от величины и полярности приложенного напряжения. При увеличении прямого напряжения сопротивление p-n-перехода уменьшается. Следовательно, прямая линейная зависимость между напряжением и током (закон Ома) для p-n-перехода не соблюдается.

20. Температурные свойства p-n-перехода.

Свойства p-n-перехода существенно зависят от температуры окружающей среды. При повышении температуры возрастает генерация пар носителей заряда, т.е. увеличивается концентрация неосновных носителей и собственная проводимость полупроводника. При повышении температуры прямой и обратный токи растут, а p-n-переход теряет свое основное свойство - одностороннюю проводимость.

Зависимость от температуры обратной ветви ВАХ определяется температурным изменением тока насыщения. Закон его изменения обычно описывается приближенной формулой:

I₀(T) = I₀(T₀) *2^∆T/T*,

где I₀ ( T ) и I₀ ( T₀ ) – обратные токи насыщения при текущей (Т) и комнатной (Т₀ ) температурах;

∆T = Т – Т₀ – разность температур;

T* – интервал удвоения обратного тока (для германия T* ≈ 8⁰ С; для кремния T* ≈ 10⁰ С).

Прямой ток p - n -перехода при нагреве растет не так сильно, как обратный. Это объясняется тем, что прямой ток возникает, главным образом, за счет примесной проводимости. А концентрация примесей от температуры практически не зависит.

Для германиевых переходов верхний температурный предел 70 90⁰ С. У кремниевых переходов вследствие большой энергии, необходимой для отрыва валентного электрона от ядра атома, этот предел более высок – от 120⁰ С до 150⁰ С.

21. Частотные свойства p-n-перехода.

При обратном напряжении носители обоих знаков находятся по обе стороны перехода, а в области самого перехода их очень мало. Переход представляет собой емкость, величина которой пропорциональна площади p - n -перехода, концентрации носителей заряда и диэлектрической проницаемости материала полупроводника. Эту емкость называют барьерной (С_б ):

С_б = Q_б / U_обр.

где Q_б - значение заряда;

U_обр – обратное напряжение на переходе.

При малом обратном напряжении носители зарядов противоположных знаков находятся на небольшом расстоянии друг от друга. При этом собственная емкость p-n - перехода велика. При увеличении обратного напряжения электроны все дальше отходят от дырок по обе стороны p - n -перехода и емкость p - n -перехода уменьшается. Переход можно использовать как емкость, управляемую величиной обратного напряжения.

При прямом напряжении p - n -переход обладает так называемой диффузионной емкостью С_д . Эта емкость обусловлена накоплением подвижных носителей заряда в p - и n -областях. При прямом напряжении носители заряда в большом количестве диффундируют через переход и, не успев рекомбинировать, накапливаются в p - и n -областях. Каждому значению прямого напряжения U_пр соответствует определенное значение заряда Q_б , накопленного в области перехода. Поэтому:

С_д = Q_д / U_пр.

Диффузионная емкость не оказывает существенного влияния на работу p - n -перехода, так как она всегда зашунтирована малым прямым сопротивлением диода. Наибольшее практическое значение имеет барьерная емкость.