Эквивалентные схемы реального p-n перехода

Эквивалентной называется схема, составленная из идеальных элементов (индуктивность L, емкость C, сопротивления R, r, источник тока, источник напряжения) и обладающая теми же свойствами, что и исходный объект в рамках решаемой задачи, но более удобная для анализа.

В зависимости от решаемой задачи эквивалентные схемы p-n перехода могут быть различными. Некоторые из них представлены на рис. 10.

a)

I = I ₀ (e ^{U /φ_T} -1)

I

б)

R

в)

г)

д)

Рис. 10. Эквивалентные схемы p-n перехода

1. Для диапазона постоянных токов p-n переход может быть представлен источником тока с заданной ВАХ (рис. 10, а).

2. Для фиксированного значения постоянного тока p-n переход представляет собой сопротивление постоянному току R = U/I, которое определяется законом Ома (рис. 10, б).

3. Если амплитуда приложенного гармонического напряжения удовлетворяет неравенству (режим малого сигнала), то реальный p-n переход можно описать эквивалентной схемой в виде линейного двухполюсника, это так называемая эквивалентная схема p-n перехода по переменному току или малосигнальная эквивалентная схема (рис. 10, в). Схема содержит дифференциальное сопротивление p-n перехода r _пер, диффузионную емкость C диф, барьерную емкость С бар, объемное сопротивление базы r _Б (если переход является симметричным, то вместо r _Б надо учесть сопротивление объема p- и n-областей).

Характеристика инерционных свойств перехода с помощью емкостей особенно удобна в случае малых переменных сигналов, действующих на фоне больших постоянных смещений. При этом емкости оказываются почти линейными и наглядно дополняют эквивалентную схему p-n перехода.

Сопротивление утечки r _ут учитывает реальную обратную ветвь ВАХ (ток утечки).

При прямом смещении p-n перехода следует полагать, что С бар<< C диф, дифференциальное сопротивление r _{пер пр} мало и соизмеримо с r _Б поэтому эквивалентная схема может быть упрощена (рис. 10, г).

При обратное смещении выполняются неравенства С бар>> C диф,
r _{пер обр}>> r _Б (для идеальной ВАХ p-n перехода r _{пер обр}→∞) и эквивалентная схема имеет вид, показанный на рис. 10, д.

Дата добавления: 2014-01-20