Температурные свойства

На электропроводность полупроводников значительное влияние оказывает температура. При повышении температуры усиливается генерация пар носителей заряда, при этом растут как прямой, так и обратный токи. Очень резко растет обратный ток. Так у германиевых диодов обратный ток возрастает примерно в два раза на каждые 10 градусов увеличения температуры. У кремниевых диодов – примерно 2.5 раза.

2.9. Основные типы полупроводниковых диодов

Полупроводниковые диоды делятся на группы по многим признакам. Бывают диоды из различных полупроводниковых материалов, предназначенные для низких или высоких частот, для выполнения различных функций и отличающиеся друг от друга по конструкции. В зависимости от структуры различают: уже рассмотренные нами плоскостные диоды и точечные диоды.

Плоскостные диоды обладают значительной емкостью (в зависимости от размеров – до десятков пикофарад). Поэтому их применяют на частотах не выше десятков килогерц. Допустимый ток в плоскостных диодах от десятков милиампер, до сотен ампер.

У точечных диодов линейные размеры, определяющие площадь р-n перехода, такие же как толщина перехода или даже меньше. Точечные диоды имеют малую емкость (не более 1 пикофарады) и поэтому применяются при любых частотах, вплоть до СВЧ. НО они слаботочные (не более нескольких десятков миллиампер).

Точечные диоды получают соприкосновением заостренной металлической пружинящей проволочки из металла с полупроводниковым материалом. Для надежности контакта осуществляется электрическая сварка металла с полупроводником. На границе раздела образуется p-n переход в виде полусферы, имеющей очень малую площадь. Следовательно точечный диод также имеет плоскостной р-n переход. В отличие от плоского диода, в точечном диоде этот переход находится не в глубине полупроводника, а вблизи его поверхности. Особенностью является также малое отношение площади перехода к периметру, ограничивающему эту площадь.

У точечных диодов обратный ток почти линейно растет с ростом напряжения. Они как бы обладают сопротивлением утечки, включенным параллельно переходу. Такая утечка создается за счет того, что ток через поверхность оказывается большим, чем обратный ток перехода.

Импульсные диоды. Важнейшим параметром, определяющим возможность использования диода при коротких импульсах, является время восстановления обратного сопротивления. Для его уменьшения диоды изготовляют так, чтобы емкость перехода была малой и рекомбинация носителей происходила как можно быстрее. Импульсные диоды выпускают на токи в импульсе до сотен миллиампер и предельные обратные напряжения в несколько десятков вольт. Для наиболее коротких импульсов изготовляют одновременно на одной пластине так называемые мезадиоды.

Стабилитроны. Вольт-амперная характеристика полупроводниковых диодов в области электрического пробоя имеет участок, который может быть использован для стабилизации напряжения. При этом до наступления пробоя обратный ток очень мал, а в режиме пробоя (в режиме стабилизации) он становится такого же порядка, как и прямой ток. Диоды, предназначенные для стабилизации напряжения, называются стабилитронами. В настоящее время выпускаются кремниевые стабилитроны многих типов. Их также называют опорными диодами.

Стабисторы. Стабисторы это полупроводниковые диоды, работающие в стабилизаторах напряжения. В отличие от стабилитронов, у стабисторов используется не обратное напряжение, а прямое. Значение этого напряжения мало зависит от тока в некоторых его пределах. Стабисторы имеют напряжение стабилизации порядка 0.7 В. Ток – до нескольких десятков миллиампер.

2.10. Полупроводниковые резисторы.

Полупроводниковыми резисторами называют полупроводниковые приборы с двумя выводами, в которых используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от напряжения, температуры, освещенности и других управляющих параметров. В полупроводниковых резисторах применяется полупроводник равномерно легированной примеси. В зависимости от типа примеси и конструкции резистора удается получить различные зависимости от управляющих параметров. Рассмотрим некоторые наиболее широко применяемые полупроводниковые резисторы:

Линейный резистор. Линейный резистор – полупроводниковый прибор, в котором зависимость тока от напряжения носит практически линейный характер в достаточно широком диапазоне изменения напряжения. Такие резисторы находят преимущественное применение в интегральных микросхемах[2].

Варистор. Варистор – полупроводниковый резистор, в котором зависимость тока от напряжения носит нелинейный характер. Полупроводниковым материалом для изготовления варисторов служит карбид кремния.

Терморезистор. Терморезистор – полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от температуры. Существует два типа терморезисторов. У первого типа (термисторы) сопротивление с ростом температуры понижается, у второго типа (позисторы) – повышается. Материалом для термисторов служат полупроводники с электронной электропроводностью, обычно оксиды металлов и смеси оксидов.

Тензорезисторы. Тензорезистор – полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от растяжения.

Фоторезисторы. Фоторезистор - полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от интенсивности падающего на него светового потока.

[1] Движение носителей заряда под действием электрического поля называется дрейфом носителей, а ток проводимости – током дрейфа i_др

[2] Более детальные сведения об этих резисторах будут изложены в лекции по интегральным микросхемам.

Дата добавления: 2014-01-15