Температурные свойства

Емкость

При рассмотрении p-n-перехода при обратном напряжении вскользь упоминалось о том, что при обратном напряжении переход аналогичен кондеру со значительным током утечки. Запирающий слой имеет высокое сопротивление и играет роль диэлектрика, а по обе его стороны расположены два разноименных объемных заряда +Q_обр и -Q_обр, созданные ионизированными атомами примесей. Поэтому p-n-переход обладает емкостью, подобно конденсатору с двумя обкладками. Эта емкость называется барьерной емкостью. Барьерная емкость, как и у конденсаторов, возрастает при увеличении площади p-n-перехода, диэлектрической проницаемости полупроводника, уменьшении толщины запирающего слоя.

Барьерная емкость паразитно влияет на выпрямление переменного тока, так как шунтирует диод и на более высоких частотах через него протекает ток. Но высокие умы обратили недостаток в достоинство. Придумали специальные диоды, так называемые варикапы и варакторы (варактор - это более мощный варикап), которые используются как конденсаторы переменной емкости для настройки колебательных контуров, а также в некоторых схемах, работа которых основана на свойствах нелинейной емкости. В отличие от обычных переменных конденсаторов, в которых емкость изменяется механическим путем, в варикапах изменение емкости достигается регулировкой обратного напряжения. Такая настройка называется электронной.

На электропроводность полупроводников значительное влияние оказывает температура. При повышении температуры усиливается генерация пар носителей заряда, т. е. увеличивается их концентрация - проводимость растет. Следовательно, свойства полупроводниковых приборов сильно зависят от температуры. При повышении температуры прямой и обратный токи растут. Очень резко увеличивается обратный ток из-за усиления генерации пар носителей. У германиевых транзисторов обратный ток возрастает примерно в 2 раза при повышении температуры на каждые 10ºC. Выражается это вот этой формулой:

Следовательно, если температура поднялась с 20ºС до 70ºС, то ток i_обр увеличился в 25, т. е. в 32 раза. Кроме того, у германиевых диодов с повышением температуры снижается напряжение электрического пробоя.

У кремниевых диодов при нагреве на каждые 10ºС обратный ток увеличивается в 2,5 раза, а напряжение электрического пробоя при повышении температуры сначала несколько возрастает, затем уменьшается.

Прямой ток при нагреве растет не так сильно, как обратный, поскольку прямой ток возникает главным образом за счет примесной проводимости, а концентрация примесей не зависит от температуры.

С повышением температуры несколько возрастает барьерная емкость диода. Температурный коэффициент емкости (ТКЕ), показывающий изменение емкости при изменении температуры на 1ºС, равен 10-4 - 10-3 K-1.

Дата добавления: 2014-12-23