17. Емкости в p-n-переходе.

Принято говорить об общей емкости диода Сд , измеренной между выводами диода при заданном напряжении смещения и частоте. Общая емкость диода равна сумме барьерной емкости С6 , диффузионной емкости Сдиф и емкости корпуса прибора Ск.

Барьерная (зарядная) емкость обусловлена нескомпенсированным объемным зарядом ионов примесей, сосредоточенными по обе стороны от границы р-n-перехода.

Модельным аналогом барьерной емкости может служить емкость плоского конденсатора, обкладками которого являются р- и n-области, а диэлектриком служит р-n-переход, практически не имеющий подвижных зарядов. Значение барьерной емкости колеблется от десятков до сотен пикофарад; изменение этой емкости при изменении напряжения может достигать десятикратной величины.

Выражение для зависимости барьерной емкости от напряжения на переходе имеет вид:

где S-площадь поперечного сечения перехода, С₀-величина барьерной емкости при нулевом напряжении на переходе U=0. U-обратное напряжения на переходе.

Диффузионная емкость. Изменение величины объемного заряда неравновесных электронов и дырок, вызванное изменением прямого тока, можно рассматривать как следствие наличия так называемой диффузионной емкости, которая включена параллельно барьерной емкости. Величина диффузионной емкости пропорциональна прямому току перехода:

r_эф- эффективное время жизни неосновных носителей.

Значения диффузионной емкости могут иметь порядок от сотен до тысяч пикофарад. Поэтому при прямом напряжении емкость р-n-перехода определяется преимущественно диффузионной емкостью, а при обратном напряжении -

барьерной емкость

1 8. Устройство полупроводниковых диодов. Классификация диодов по частоте, мощности, по назначению.

Полупроводниковым диодом называют электропреобразовательный прибор с одним (или несколькими) выпрямляющим электрическим переходом и двумя выводами для подключения к внешней цепи. Принцип работы большинства диодов основан на использовании физических явлений в p-n-переходе.

В зависимости от технологических процессов, используемых при изготовлении диодов, различают: сплавные, диффузионные, планарно-эпитаксиальные диоды и их разновидности. Устройство полупроводникового диода, изготовленного по планарно-эпитаксиальной технологии, приведено на рис. 1.

Большинство полупроводниковых диодов выполняют на основе несимметричных p-n-переходов. В качестве структурных элементов диодов используют также p-n-, n-p-переходы, переходы металл-полупроводник, p+-p-, p+-n-переходы, гетеропереходы. Вся структура с электрическим переходом заключается в металлический, стеклянный, керамический или пластмассовый корпус для исключения влияния окружающей среды. Полупроводниковые диоды изготовляются как в дискретном, так и в интегральном исполнении. Основным элементом полупроводникового диода является р-n-переход, поэтому вольтамперная характеристика реального диода близка к вольтамперной характеристике р-n-перехода.Параметры и режим работы диода определяются его вольтамперной характеристикой, иллюстрирующей зависимость протекающего через диод тока I от приложенного напряжения U. Типовая вольтамперная характеристика прибора.

Диоды классифицируются:

по назначению: выпрямительные(предназначен для преобразования переменного тока в пульсирующий), импульсные(предназ.для работы в импульсных и цифровых устройствах), стабилитроны(предназ. для стабилизации напряжения ), варикап и т.д

по диапазону частот:низко- и высокочастотные,СВЧ

п о мощности: диоды малой мощности (Iпр. max ≤ 0,3 А), средней мощности(0,3 А ≤ Iпр. max ≤ 10 А), большой мощности (Iпр. max> 10 А).