Вольтамперная характеристика выпрямительного полупроводникового диода на постоянном токе

Дата добавления: 2014-05-29 | Просмотров: 1574

Вольтамперная характеристика (ВАХ) — это зависимость тока I, протекающего через диод, от напряжения U, приложенного к диоду. Вольтамперной характеристикой называют и график этой зависимости.

В первом приближении можно считать, что ВАХ диода определяется идеализированным описанием характеристики р-n перехода:

I = I_s · (e ^φ_T - 1),

где: I_S – тепловой ток (ток насыщения – saturation current (англ.)), обусловленный генерацией неосновных носителей в областях, прилегающих к области p-n-перехода;

φ_T = kT/q – потенциал Ферми (температурный потенциал) – здесь:

k – постоянная Больцмана (k = 1,38·10^-23 Дж/К = 8,62·10^-5 эВ/К);

T – абсолютная температура, К;

q – элементарный заряд (q = 1,6·10^-19 Кл.

Для кремния, при температуре +27^оС (300 ^оК) – φ_T.≈ 0,026 В.

Термогенерация в области p-n-перехода оказывает существенное влияние на ток. При комнатной температуре для кремниевых приборов ток термогенерации обычно существенно превышает тепловой ток I_s.

При практических ориентировочных расчетах иногда принимают, что общий обратный ток кремниевого диода увеличивается в 2 раза или в 2,5 раза на каждые 10°С.

Рисунок 6.1 Типовая ВАХ выпрямительного диода

Наиболее часто используемые параметры, применяемые к диодам различных подклассов:

U_от – напряжение отпирания диода (типовое значение для кремниевых (Si) диодов 0,6-0,8 В, для германиевых – 0,3-0,4 В);

I_{пр.макс} – максимально допустимый постоянный прямой ток;

U_пр – постоянное прямое напряжение, соответствующее заданному току (чаще всего – I_{пр.макс});

U_{обр.макс} – максимально допустимое обратное напряжение диода (положительная величина);

I_{обр.макс} – максимально допустимый постоянный обратный ток диода (положительная величина; если реальный ток больше, чем I_{обр.макс}, то диод считается непригодным к использованию);

r_диф – дифференциальное сопротивление диода (при заданном режиме работы), r_ст = dU/dI.

В настоящее время существуют диоды, предназначенные для работы в очень широком диапазоне токов и напряжений. Для наиболее мощных диодов I_{пр.макс} составляет килоамперы, а U_{обр.макс} – киловольты.