3.8. Математическая модельp-n-перехода

Для учета нелинейных и инерционных свойств p-n-перехода используются достаточно сложные модели. В моделях диодов, используемых вDesignLab8.0, учитывается более двух десятков параметров.

Для приближенного решения статических задач (без учета инерционности) можно использовать простейшие аппроксимации (кусочно-линейного типа, рис. 3.14) с введением характеристик дифференциальных сопротивлений на участке прямого тока r_при обратного тока –r_обр.

Рис. 3.14. Простейшая аппроксимация вольт-амперной характеристики p-n-перехода

Линеаризованная модель p-n-перехода может быть получена путем дифференцирования уравнения ВАХ относительно некоторого режима покояU⁰, I⁰. На основании (3.6) получим

Параметром линеаризованной модели является дифференциальное сопротивление p-n-перехода

При больших прямых токах I ⁰ >>I_Sимеем

При обратном включении, когда I ⁰= – I ⁰,

.

3.9. Переходметалл – полупроводник

Такие переходы, в зависимости от соотношений уровней Ферми в металле и полупроводнике, могут иметь линейный (омический) характер или нелинейный – с преимущественно односторонней проводимостью, как у обычного p-n-перехода. Омические контакты используются в качестве электрических выводовp-n-перехода. Нелинейный контактметалл – полупроводникn-типа замечателен тем, что электроны одного приграничного слоя (например, металла), переходя вn-слой полупроводника, являются для последнего основными носителями (в противоположность тому, что было при переходе электронов изn-слоя вр-слой вp-n-переходе). Это означает, что в нелинейном контактеметалл – полупроводникотсутствует процесс накопления и рассасывания неравновесных неосновных носителей, т. е.отсутствует диффузионная емкость. Следствием этого является значительно меньшая инерционность переходаметалл-полупроводник. Такие переходы названыпереходом Шотткипо имени ученого, предложившего их. Дополнительной особенностью переходов Шоттки является меньшее падение напряжения по сравнению с обычнымp-n-переходом, что означает меньшие потери мощности при прямом включении. Единственным недостатком переходов Шоттки является значительно меньшее обратное напряжение, при котором происходит пробой.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие критерии положены в основу деления веществ на проводники, полупроводники, диэлектрики?

2. Объясните процесс прохождения тока в собственном и примесном полупроводнике.

3. Какой полупроводник называется примесным и чем объясняется его широкое применение?

4. Что такое дрейф и диффузия носителей в полупроводнике?

5. Дайте определение р-n-перехода/

6. Какое основное свойство р-n-перехода определило его широкое использование?

7. Как образуется переход Шоттки? Чем он отличается от обычного р-n-перехода?

8. Пользуясь справочником [8], расшифруйте обозначения и приведите графическое обозначение следующих диодов: Д231А, 2Д219А, 2Д503А, КЦ103А, 3И101А, 2Г401, 2А503, 2С133Б.

9. Рис. 3.15

   Каким типам полупроводниковых диодов соответствуют следующие условные графические обозначения (рис. 3.15)?

10. Объясните физический смысл основных параметров стабилитронов.

11. 

    Рис. 3.16

    Приведите примеры применения указанных диодов (рис. 3.16).

12. Чем определяется быстродействие диодов?