Билет 35. Идеальная модель диода. Характеристические сопротивления и тепловой ток.

О снову выпрямительного диода составляет обычный электронно-дырочный переход. Примем следующие допущения: 1). Слой базы – вырожденный электронный полупроводник; 2). Концентрация дырок, инжектируемых в базу, невелика, т.е. низкий уровень инжекции, нет дрейфовой составляющей электронного тока в эмиттере;

3). Падение напряжения в нейтральном слое базы значительно меньше внешнего напряжения; 4). Пренебрегаем процессами рекомбинации и генерации в области перехода;

5). Пробойного эффекта нет в переходе; 6). Отсутствуют поверхностные утечки.

ВАХ - , где - тепловой ток, т.е. ток сильно зависит от температуры. при абсолютном нуле. Так же называется током насыщения, связано это с тем, что при обратный ток идеализированного диода равен и не зависит от напряжения.

Главную роль тока в диоде играет коэффициент инжекции .

Сопротивления: 1). Дифференциальные; 2). Сопротивления постоянному току.

Дифференциальное оно действительно только для прямой ветви при .

Сопротивление постоянному току или

Оно действительно на обратной ветви характеристике, когда .

В нулевой точке .

Билет 36. Особенности реального диода. Обратная вах. Эквивалентная схема диода при обратном смещении.

Г лавная причина отклонения ВАХ идеального диода от реального – явление термогенерации носителей в области перехода, поверхностных утечках. Рассмотрим тепловой ток. Он обусловлен генерацией неосновных носителей, прилегающих к переходу, откуда эти носители диффундируют в область потенциального барьера и уносятся полем в другой слой. В равновесном состоянии эти потоки компенсируются встречными потоками аналогичных носителей.

Ток генерации. ЭП которое есть в переходе, уносит генерируемые носители в соответствующий слой диода, что вызывает протекание некоторого тока – тока термогенерации . В равновесном состоянии ток компенсируется равным ему встречным током – током рекомбинации .

Поверхностные каналы. С ростом обратного напряжения растет «рабочая» длинна канала, а значит и обратный ток приповерхносного перехода. При обратном включении ВАХ имеет вид , где - ток получаемый путём экстраполяции характеристики до пересечения с осью токов. - сопротивление, характеризующее средний наклон кривой.

Билет 37. Туннельный пробой p-n перехода.

В основе этого вида пробоя лежит туннельный эффект, т.е. просачивание е сквозь потенциальный барьер, если его толщина достаточно мала. Вероятность туннельного эффекта , где Ф- высота барьера, а d- его толщина. Под высотой барьера будем понимать ширину запрещенной зоны , а под толщиной – расстояние d между противостоящими зонами. Пусть распределение потенциала линейно, тогда . Тогда вероятность туннелирования будет определяться напряженностью

поля в переходе , а также эффективной массой носителей. Дифференциальное сопротивление диода в области пробоя , где - пробивная напряженность поля. - напряжение туннельного пробоя.

Билет 38. Лавинный пробой p-n перехода.

Происходит лавинное «размножение» носителей в сильном электрическом поле. Электрон и дырка, ускоренные полем на длине свободного пробега, могут разорвать одну из валентных связей атома полупроводника, расположенного в области перехода. Рождается новая пара электрон-дырка и процесс может повторяться под действием этих новых носителей. Суммарный обратный ток через переход окажется больше, чем в отсутствие такой ионизации. При большой напряженности поля исходная пара порождает более одной новой пары, происходит лавинный рост ионизации. При этом ток будет ограничен только внешним сопротивлением. Ход характеристики в области ионизации до пробоя описывается формулой ,

где М- коэффициент ударной ионизации, U модуль обратного напряжения, U_М напряжение лавинного пробоя, при котором .

U_М зависит от удельного сопротивления базы. . Дифференциальное сопротивление