Статическая вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода изображена на рис. 1.2. Здесь же пунктиром показана теоретическая ВАХ электронно-дырочного перехода, определяемая соотношением

/ = /o(ei/{m<i>x) 1), (1.3)

где /о - обратный ток насыщения (ток экстракции, обусловленный неосновными носителями заряда; значение его очень мало); и - напряжение на р-п-переходе; =

= кТ/е - температурный потенциал {к - постоянная Больцма-на, Т - температура, е - заряд электрона); m - поправочный коэффициент: m = 1 для германиевых р-п-переходов и /п = 2 для кремниевых р-п-переходов при малом токе.

Кремниевые диоды имеют существенно меньшее значение обратного тока по сравнению с германиевыми вследствие более низкой концентрации неосновных носителей заряда. Обратная ветвь ВАХ у кремниевых диодов при данном масштабе практически сливается с осью абсцисс. Прямая ветвь ВАХ у кремниевых диодов расположена значительно правее, чем у германиевых.

Влияние температуры на вольт-амперные характеристики. На вольт-амперные характеристики диода оказывает существенное влияние температура окружающей среды. При увеличении температуры обратный ток насыщения увеличивается примерно в 2 раза у германиевых и в 2,5 раза у кремниевых диодов на каждые 10 °С.. Для германиевых диодов

/о(Г) = /о.-2(-1)/0

(1.4)

где ток измерен при температуре Tj.

Если через германиевый диод протекает постоянный ток, при изменении температуры падение напряжения на диоде изменяется приблизительно на 2,5 мВ/°С:

dU/dTx-2,5 мВ/"С. (1.5)

Для диодов в интегральном исполнении dU/dT составляет от - 1,5 мВ/°С в нормальном режиме до -2 мВ/°С в режиме микротоков.

Максимально допустимое увеличение обратного тока диода определяет максимально допустимую температуру диода, которая составляет 80-100°С для германиевых диодов и 150 - 200 "С для кремниевых.

Минимально допустимая температура диода лежит в пределах -(60-4-70)°С.

Дифференциальным сопротивлением диода называют отношение приращения напряжения на диоде к вьпванному им приращению тока:

rdVldl. (1.6)

Из выражения (1.3) следует, что

•дифФтД. (1.7)

Пробой диода. При обратном напряжении диода свыше определенного критического значения наблюдается резкий рост обратного тока (рис. 1.3). Это явление называют пробоем диода. Пробой диода возникает либо в результате воздействия сильного электрического поля в р-п-переходе (рис. 1.3, кривая а) (электрический пробой может быть туннельным или лавинным), либо в результате разогрева перехода при протекании тока большого значения и при недостаточном теплоотводе, не обеспечивающем устойчивость теплового режима перехода (рис. 1.3, кривая б) (тепловой пробой). Электрический пробой обратим, т. е. он не приводит к повреждению диода, и при снижении обратного напряжения свойства диода сохраняются. Тепловой пробой является необратимым. Нормальная работа диода в качестве элемента с односторонней проводимостью возможна лишь в режимах, когда обратное напряжение не превьнпает пробивного значения. Возможность теплового пробоя диода учитывает- Рис. 1.3

ся указанием в паспорте на прибор допустимого обратного напряжения С/обртах и температурного диапазона работы. Напряжение пробоя зависит от типа диода и температуры окружающей среды.

Значение допустимого обратного напряжения устанавливается с учетом исключения возможности электрического пробоя и составляет (0,5 0,8) [/„роб-

Емкости диода. Принято говорить об общей емкости диода Сд, измеренной между выводами диода при заданных напряжении смещения и частоте. Общая емкость диода равна сумме барьерной емкости С, диффузионной емкости Сд,ф и емкости корпуса прибора С.

Барьерная (зарядная) емкость обусловлена нескомпенсиро-ванным объемным зарядом, сосредоточенным по обе стороны от границы р-п-перехода.

Барьерная емкость равна отношению приращения заряда на р-п-переходе к вызвавшему его приращению напряжения:

Сб =

/ ееТУд 2(Фк+1/)

(1.8)

где е - диэлектрическая проницаемость полупроводникового материала; П - площадь р-п-перехода.

Из формулы (1.8) следует, что барьерная емкость зависит от площади перехода П, напряжения на переходе U, а также от концентрации примесей. Модельным аналогом барьерной емкости может служить емкость плоского конденсатора, обкладками которого являются р- и п-области, а диэлектриком служит р-п-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.

Диффузионная емкость. Изменение величины объемного заряда неравновесных электронов и дырок, вызванное изменением прямого напряжения, можно рассматривать как следствие

наличия так называемой диффузионной емкости, которая включена параллель-

но барьерной емкости.

" Диффузионная емкость

Вход

C-jhx, (1.9)

где т - время жизни носителей заряда; /„р - прямой ток.