Влияние температуры на ход вольтамперной характеристики p-n перехода

На вольтамперную характеристику p-n перехода существенное влияние оказывает температура. На рис. 15 видно, что более существенное изменение претерпевают обратные ветви характеристик германиевого и кремниевого p-n переходов.

Дело в том, что с повышением температуры кристалла увеличивается тепловая энергия электронов, поэтому повышается вероятность их перехода из валентной зоны в зону проводимости, что приводит к росту концентрации неосновных носителей заряда, а, следовательно, и возрастанию обратного тока.

б

а

Рис. 15. Вольтамперные характеристики p-n переходов при разных температурах:

а – германиевого; б – кремниевого

В германиевых p-n переходах при комнатной и повышенной температурах преобладают тепловые токи, обусловленные прямой генерацией, вероятность которой достаточно высока, поскольку кристаллы германия имеют малую ширину запрещенной зоны.

В кремниевых p-n переходах ширина запрещенной зоны сравнительно велика, поэтому при комнатной температуре вероятность прямой генерации низка: тепловые токи, обусловленные этим видом генерации, не превышают сотых и тысячных долей тепловых токов, вызванных ступенчатой генерацией. Лишь при температурах порядка 120°С указанные составляющие тепловых токов у германиевых и кремниевых p-n переходов становятся сравнимы между собой.

Прямые ветви вольтамперных характеристик германиевых и кремниевых p-n переходов с ростом температуры изменяются не так сильно. Дело в том, что прямой ток перехода создается преимущественно основными носителями заряда, количество которых определяется лишь степенью легирования полупроводников, на границе которых возникает p-n переход. При комнатной и повышенной температурах количество основных носителей остается неизменным, а небольшое увеличение прямого тока объясняется изменением контактной разности потенциалов, которая уменьшается с ростом температуры. Кроме того, в прямом токе всегда присутствует составляющая, связанная с неосновными носителями заряда, число которых увеличивается с ростом температуры.

Дата добавления: 2014-10-17