Электронные полупроводниковые приборы, страница 5

На рисунке 2.4 приведена вольтамперная характеристика p–n перехода при прямом и обратном напряжении. Из неё видно, что p–n переход при прямом напряжении имеет малое сопротивление.

Рисунок 2.4 – Вольтамперная характеристика p-n перехода

Это приводит к тому, что при малом прямом напряжении (доли и единицы вольт) через него протекает большой ток. При обратном напряжении сопротивление p–n перехода велико и при десятых вольт ток не превышает доли ампер. Это свойство p–n перехода называется свойством однонаправленности – пропускать ток в одном направлении и не пропускать ток в обратном направлении, т.е. иметь малое сопротивление при одной полярности напряжения (прямое включение) и иметь высокое сопротивление при противоположной полярности напряжения (обратное включение).

Сравнивая электрические свойства p–n перехода кремния и германия (рисунок  2.5) следует отметить, что при положительном напряжении В.А.Х. кремния более крутая чем у германия.

Рисунок 2.5 – Сравнительные В.А.Х. p-n перехода для кремния и германия

 Обратный ток у кремния заметно меньше обратного тока германия. Эти свойства учитываются как при построении ПП приборов, так и при применении ППП одного типа, но выполненных из разных материалов.     

1.3 Схема замещения, частотные и температурные свойства p–n  перехода.          

Каждый полупроводниковый прибор (диоды, транзисторы) содержит хотя бы один p–n переход. При расчёте электрических цепей, содержащих полупроводниковый прибор, последний должен быть представлен в виде схемы замещения, которая отображает его свойства. Основой схемы замещения полупроводникового прибора является схема замещения p–n перехода (рисунок 1.7).

Рисунок 1.7 – Схема замещения p-n перехода

В схеме замещения через r_p и r_n обозначены сопротивления участков полупроводников до p–n перехода соответственно для полупроводников с проводимостью типа–p и типа–n. Через r_д обозначается сопротивление p–n перехода, величина которого зависит от полярности приложенного напряжения, как было рассмотрено выше. Через С_б обозначается барьерная ёмкость p–n перехода.

Наличие барьерной ёмкости в p–n переходе влияет на его частотные свойства. При работе полупроводникового прибора к его p–n переходам прикладывается переменное напряжение с определенной частотой. Как известно, сопротивление конденсатора определяется по формуле:

    , где

На низких частотах при обратном напряжении r_д << x_c и сопротивление параллельно соединенных r_д и C_б  определяется сопротивлением r_д (т. к. сопротивление x_c → ∞). Этому случаю соответствует В.А.Х. p–n перехода на рисунке 1.8 при f₁. В этом случае p – n переход сохраняет свои однонаправленные свойства.

Рисунок 1.8 – Влияние частоты сигнала на вид В.А.Х. p-n перехода

При увеличении частоты сигнала сопротивление барьерной емкости уменьшается, что ведет к возникновению обратного тока через нее. В результате полный обратный ток между выводами схемы замещения p–n перехода будет равен сумме токов через r_д и C_б. Это ведет к увеличению обратного тока. Дальнейшее увеличение частоты ведет к еще большому увеличению обратного тока, что приводит к ухудшению однонаправленных свойств p–n перехода. В связи с этим для каждого полупроводникового прибора указывается максимально допустимая частота, при которой, входящие в него p–n переходы не теряют однонаправленные свойства, т.е. обратный ток не превышает допустимого значения.