4. Обработка и анализ результатов:

4.1. Постройте семейство ВАХ при различных температурах для: а) кремниевого диода; б) для германиевого диода. Почему на­клон кривых ВАХ различный для кремния и германия ?

- 7 -

2. Определение температурной зависимости сопротивления

базы.

В реальных несимметричных диодах инжекция имеет односторо­нний характер: неосновные носители инжектируются из низкоом­ного слоя (эмиттера) в высокоомный (базу). Низкоомным сопро­тивлением эмиттера даже при относительно больших токах, проте­кающих через р-п переход, при анализе реальной ВАХ можно пре­небречь. Падение напряжение на базе U_б = I · r_б необходимо вводить как поправку в формулу ВАХ идеального диода, поскольку реальное напряжение U_р-п собственно на р-п пере­ходе меньше внешнего приложенного напряжения U на величину I * r_б

I =I_S exp - I_S (1)

q

U = Ln + 1 + I · r_б = Up-n + I · r_б (2)

В области малых токов падение напряжения U_б мало, и им можно пренебречь. С увеличением тока U_б растет линейно, а напряжение U логарифмически, т.е. более слабо. Начиная с некоторого, достаточно большого тока напряжение U_б начинает превалировать и экспоненциальная характеристика вырождается . Вырожденный участок характеристики р-п перехода называется омическим , и он в полулогарифмическом масштабе имеет меньший наклон . Ток вы­рождения

I_в = ; T = . (3)

При токе I_в падение напряжения на базе

U_б = I_в · r_б = T (4)

- 8 -

4.3. Постройте ВАХ для каждой температуры в полулогарифмиче­ском масштабе U = f (- lnI).

4.3.1. Определите точку, начиная с которой экспоненциальной участок зави­симости начинает вырождаться и переходит в омический уча­сток. В этой точке графика значение тока вырождения равно I_в .

4.3.2. Рассчитайте сопротивление базы r_Б для каждой температуры и каждого диода по формуле (3).

4.3.3. Постройте графики зависимости r_Б = f (T) для кремниевого и герма­ниевого диодов.

4.3.4. Объясните характер полученных кривых.

4.4. Определение обратного тока и m - фактора.

Обратный ток р-п перехода не остается постоянным и равным I_s , как это следует из основного уравнения диода. Обратный ток имеет следующие составляющие , зависящие от температуры :

а) тепловой ток, обусловленный генерацией носителей в объемах SL_n, и SL_p, прилегающих к р-п переходу

(T - T0)

I₀(T)  I₀ (T₀) e , (5)

-1

-1

где Si  0.13 град , Ge  0.09 град . (6)

б) ток термогенерации, который возникает, когда скорость генера­ции свободных носителей превышает скорость рекомбинации, на­пример, из-за повышения температуры. Перенос генерированных носителей электрическим полем и создает ток термогенерации

' (T - T0)

IGe(T)  IGe (T0) e , (7)

-1

-1

где ' Si  0.03 град ' Ge  0.05 град . (8)

Реальная характеристика с учетом этих особенностей имеет вид:

- 9 -

I = I_S exp - I_S , (9)

где m - масштабный коэффициент, учитывающий отклонение ВАХ р-п перехода от идеального закона.

4.4.1. Наклон прямолинейного участка ВАХ в полулогарифмиче­ском масштабе определит значение m T , а пересечение с осью абсцисс определяет значение lnI_s . Для аналитического расчета необходимо иметь две точки (lnI₁ , U₁) и (lnI₂ , U₂) ,лежащие на прямо­линейном участке ,

m T = , (10)

I_S =I₁ exp - . (11)

Рис.2 . Определение параметров I_s , m вольт-амперной характери­стики р-п перехода.

1

T

1. Постройте график зависимости m = f (T); Ln I_S = f ( ).

2. Определите значение коэффициента .

- 10 -

 (T - T0)

IS (T)

IS (T0)

IS (T)

IS (T0)

 (T - T0)

= e , Ln =

Сравните полученные значения со значениями (6) и (8). Какая со­ставляющая обратного тока преобладает в германиевом диоде? в кремниевом диоде?

Таблица 2

T	T	IB	rб	mT	m	Ln IS	1/T

Список литературы

1. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. - М.: Энергия, 1997.