Лабораторная работа: Модели полупроводниковых диодов

Уточненная модель ВАХ диода с учетом процессов высокого уровня инжекции при прямом смещении диода:

I_KF – ток излома (ток перехода к высокому уровню инжекции)

Is – ток насыщении

m – коэффициент неидеальности

φ_Т – тепловой потенциал

Независимо от типа материала (Ge или Si) эффект высокого уровня инжекции начинает проявляться при любом положительном значении тока излома (I_KF >0).

Зависимость K_inj от напряжения на диоде:

ВАХ с учетом процессов высокого уровня инжекции (при N=3)

При протекании прямого тока в переходе преобладает диффузионная компонента тока, состоящая из основных носителей заряда, преодолевающих потенциальный барьер и пронимающих в область п/п, для которых они являются неосновными носителями. И в том случае, когда концентрация неосновных носителей существенно возрастет по сравнению с равновесной концентрации, начнут преобладать процессы инжекции. Таким образом, процессы инжекции связаны концентрацией неосновных носителей в п/п.

4. Исследование влияния процессов пробоя на вид ВАХ

Уточненная модель обратной ветви ВАХ диода с учетом процессов пробоя:

I_{B 0} – насыщенный ток пробоя

U_B – напряжение пробоя

φ_Т – тепловой потенциал

Зависимость пробивного напряжения от:

(для плоского перехода)

а) тип материала (при N_Б =2×10¹⁵ см^-3 )

Материал	Ge	Si
Uпр , В	95,368	206,118

б) от концентрации легирующей примеси (для Ge)

NБ , см-3	4×1014	2×1015	1×1016
Uпр , В	318,882	95,368	28,522

Диапазоны токов, при которых начинают проявляться эффекты пробоя:

Ge Iобр = 0,1¸0,25 А

Si Iобр = 1¸1,15 А

График обратных ветвей ВАХ с учетом процессов пробоя:

Плоский p-n переход	Цилиндрический p-n переход	Сферический p-n переход

При больших значениях U_обр ток I_обр незначительно возрастет до тех пор, пока напряжение не достигнет так называемого напряжения пробоя U_пр . после этого ток I_обр возрастет скачкообразно.

Известные различные механизмы пробоя – тепловая нестабильность, туннельный эффект (явление Зенера) и лавинный пробой.

Именно лавинный пробой является наиболее важным, т.к. именно он обуславливает верхнюю границу напряжения на диоде.