22. Эквивалентные схемы p-n – перехода.

Эквивалентной называется схема, которая состоит из простых линейных элементов и наглядно представляет сущность процессов в замещаемой (реальной) системе.

Полная эквивалентная схема перехода имеет вид:

На рисунке применены обозначения:

R₀ - объемное сопротивление полупроводника;

R_нл - нелинейное сопротивление p-n перехода;

C_б - барьерная емкость;

С_д - диффузионная емкость;

С_в , L_в - индуктивность и емкость выводов.

Полная эквивалентная схема в частных случаях может быть упрощена.

На низких частотах емкостное сопротивление очень велико и емкость можно не учитывать. Тогда при прямом напряжении остаются лишь сопротивления R₀ и R_np (рис. а), а при обратном напряжении - только сопротивление R_o6p, так как R₀ <<R_o6p (рис. б).

На высоких частотах емкости имеют сравнительно небольшое сопротивление. Поэтому при прямом напряжении схема имеет вид (рис.с), а при обратном - рис.д).

Эквивалентная схема перехода при прямом смещении.

Прямую ветвь ВАХ для практических расчетов аппроксимируют ломаной линией (рис. а). Погрешность такой аппроксимации существенна лишь на начальном участке. Идеализированной характеристике соответствует простая схема (рис. б). Параметры r_пр и E_пр можно определить либо по справочным данным, либо по специально снятым ВАХ.

Формула для идеализированной характеристики проста:

I = (U - E_пр )/ r_пр.

При обратном включении переход представляют в виде линейной эквивалентной схемы (рис.б). Описание тока имеет вид:

I = I_обр + U/r_обр;

где I_обр - ток, получаемый путем экстраполяции ВАХ до пересечения с осью токов;

r_обр - дифференциальное сопротивление, характеризующее “средний” наклон.

Параметры эквивалентной схемы определяют по справочным данным или путем измерений (рис. а).

Эквивалентная схема в САПР Micro-Cap

Эквивалентная схема p-n перехода состоит из:

идеального перехода, представленного в виде нелинейного зависимого источника тока I(V);

объемного сопротивления материала полупроводника RS;

сопротивления утечки RL;

суммарной емкости p-n перехода С.

При исследовании ВАХ и переходных характеристик в лабораторной работе изучить влияние следующих параметров эквивалентной схемы :

IS - ток насыщения при темпера-туре 27С;

RS - объемное сопротивление;

TT - время переноса заряда;

CJO - барьерная емкость при нуле-вом смещении;

BV - напряжение обратного пробоя.

23. Полупроводниковые диоды. Их основные параметры и характеристики.

Полупроводниковым диодом называется прибор с дв умя выводами, принцип действия которого основан на использовании контактных явлений в полупроводниках.

По функциональному назначению диоды делят на выпрямительные, универсальные, импульсные, смесительные, детекторные, модуляторные, переключающие, умножительные, стабилитроны (опорные), туннельные, параметрические, фотодиоды, светодиоды, магнитодиоды, диоды Ганна и т. д.

Большинство полупроводниковых диодов выполняют на основе несимметричных p - n - переходов.

Обычно полупроводниковый диод представляет собой p-n- переход, установленный в корпус.

Область с электропроводностью p-типа имеет более высокую концентрацию примесей, чем основная пластина высокоомного полупроводникового материала и поэтому называется эмиттером.

Область с меньшей концентрацией называется базой.

Условное графическое обозначение по ГОСТ 2.730.