Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов

Вольт - амперная характеристика это зависимость тока I, протекающего через диод, от напряжения U, приложенного к диоду. Вольт - амперной характеристикой называют и график этой зависимости (рис. 6.5).

Рис. 6.5. ВАХ реального и идеального диодов

Вольтамперная характеристика реального диода про­ходит ниже, чем у идеального p-n перехода: сказывается влияние сопротивления базы (рис. 6.5).

После точки А вольтамперная характеристика будет представлять собой прямую линию, так как при напряже­нии U_a потенциальный барьер полностью компенсируется внешним полем. Кривая обратного тока ВАХ имеет на­клон, так как за счет возрастания обратного напряжения увеличивается генерация собственных носителей заряда (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Участки ВАХ диода

На рис. 6.6 показаны следующие участки:

1. максимально допустимый прямой ток I_пр.mах - постоянный ток через диод в прямом направлении. Если через диод пропускать ток не постоянно, а порциями, такой режим называется импульсным. Максимальный импульсный ток через диод обыч­но всегда больше прямого максимального тока, не приводящего к разрушению кристалла полупро­водника;

2. максимальное прямое падение напряжения U_пр.mах на диоде при максимально прямом токе;

3. максимально допустимое обратное напряжение U_обр.mах = (3/4) U_{эл.проб} - такое обратное напряжение, которое будучи приложенным к диоду не вызовет в нем необратимого пробоя;

4. обратный ток I_обр.mах при максимально допусти­мом обратном напряжении.

Обычно чем мощнее диод, тем больше обратный ток через него.

Прямое и обратное статические сопротивления диода при заданных прямом и обратном напряжениях опреде­ляют по формулам

R_{ст пр} = U_пр/I_пр, R_{ст обр} = U_обр/I_обр.

Прямое динамическое сопротивление диода вычисля­ют по формулам

R_iпр = ΔU_пр/ΔI_пр = (U_пр – U’_пр)/(I_пр – I’_пр).

Обратное динамическое сопротивление диода вычисля­ют по формулам

R_iобр = ΔU_обр/ΔI_обр = (U_обр – U’_обр)/(I_обр – I’_обр).

Диоды обычно характеризуются следующими параметрами:

1. обратный ток при некоторой величине обратного напряжения I_обр, мкА;

2. падение напряжения на диоде при некотором значении прямого тока через диод U_пр, В;

3. емкость диода при подаче на него обратного напряжения некоторой величины С, пФ;

4. диапазон частот, в котором возможна работа без снижения выпрямленного тока f_гр, кГц;

5. рабочий диапазон температур.

Техническими условиями задаются обычно максимальные (или минимальные) значения параметров для диодов каждого типа. Так, например, задается максимально возможное значение обратного тока, прямого падения напряжения и емкости диода. Диапазон частот задается минимальным значением граничной частоты f_гр. Это значит, что параметры всех диодов не превышает (а в случае частоты – не ниже) заданного техническими условиями значения. На рис.6.7 показано УГО диодов.

Рис. 6.7. УГО диодов:

а - выпрямительные, высокочастотные, СВЧ, импульсные и диоды Ганна; б - стабилитроны; в - варикапы; г - туннельные диоды; д - диоды Шоттки; е - светодиоды; ж - фотодиоды; з - выпрями­тельные блоки